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Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-1
3. PROPOSTA DE NOVO MÉTODO DE COMPOSIÇÃO
DE BETÕES AUTO-COMPACTÁVEIS 3-3
3.1 INTRODUÇÃO 3-3
3.2 BASES DA PROPOSTA 3-5
3.3 PREVISÃO DA COMPACIDADE 3-6
3.4 DETERMINAÇÃO DA QUANTIDADE DE LIGANTE 3-7
3.5 DOSAGEM DOS ADJUVANTES 3-8
3.6 QUANTIFICAÇÃO DOS AGREGADOS 3-8
3.7 PROPOSTA DE UMA CURVA DE REFERÊNCIA PARA BETÕES AUTO-
COMPACTÁVEIS 3-14
3.8 VOLUME DE VAZIOS 3-17
3.9 ÁGUA DE AMASSADURA 3-18
Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-2
Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-3
3. Proposta de novo método de composição de betões auto-
compactáveis
3.1 Introdução
A composição de um betão é definida de forma a satisfazer o comportamento
solicitado, nomeadamente, a trabalhabilidade, a resistência e a durabilidade. Deste
modo o estudo de composição de um betão deve estar dividido em três fases:
levantamento das condições do local de aplicação do betão; definição do estudo de
composição e verificação da composição estudada.
Na primeira fase, será realizado o levantamento dos condicionantes estruturais, dos
requisitos impostos por razões construtivas e das condições ambientais locais. Com
base neste levantamento são definidas a resistência pretendida, a dimensão máxima
dos agregados, a classe de exposição, em suma, as especificações do comportamento
do betão. Na segunda fase, é feita a escolha e caracterização dos componentes do
betão (cimento, adições, agregados, adjuvantes e água), seguindo-se a definição das
proporções iniciais de cada um dos componentes. Finalmente, na terceira fase, são
realizados ensaios de estudo, através de amassaduras experimentais, por forma a
aferir das características do betão obtido. Este processo é iterativo; caso as
características obtidas não satisfaçam as especificações, é necessário voltar de novo à
segunda fase, proceder a rectificações e continuar o ciclo, e assim sucessivamente
[Lourenço, 1995].
Lourenço, J. F. no seu trabalho “Formulação de betões” [Lourenço, 1995] publica
um fluxograma do processo de estudo de composição extremamente esclarecedor,
que se apresenta na figura 3-1.
Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-4
Figura 3-1 – Fluxograma do processo de composições de betões [Lourenço, 1995]
Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-5
3.2 Bases da proposta
Um betão é uma mistura de cimento, agregados, água e eventualmente adições e
adjuvantes em proporções convenientemente definidas por forma a obter as
especificações de comportamento pretendidas. Neste sentido, um betão auto-
compactável difere dos betões normais sobretudo no seu comportamento.
Se o fluxograma apresentado é válido para betões normais também será para betões
auto-compactáveis. Contudo, para a previsão da compacidade e para a quantificação
dos vários constituintes deve haver necessidade de recorrer a métodos diferentes dos
habitualmente utilizados. Assim sendo propõe-se que:
a) a previsão da compacidade se realize através da expressão de Faury, sendo
que os parâmetros utilizados devem ser avaliados e definidos;
b) a dosagem de ligante seja definida em função da resistência pretendida. Para
isso a utilização da expressão de Feret, ou outra semelhante pode ser
utilizada. No entanto, para os betões auto-compactáveis a necessidade de pó,
de modo a garantir a auto-compactação, pode ser definidora da quantidade de
ligante;
c) a dosagem de adjuvante seja definida através das fichas técnicas das
indústrias produtoras. Pode ter interesse realizar ensaios em pastas para
avaliar o efeito do adjuvante sobre o ligante e a sua dosagem óptima;
d) a quantificação de cada uma das classes de agregados se realize pelo método
das curvas de referência. Será proposta uma curva de referência para betões
auto-compactáveis;
Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-6
e) o volume de vazios seja o definido na norma 613 do ACI;
f) a quantidade de água seja definida em função da compacidade, do volume de
vazios e da dosagem de adjuvante.
Nos sub-capítulos seguintes serão desenvolvidas as várias propostas e no capítulo 6
Avaliação do método de composição proposto serão definidas as expressões e os
parâmetros nelas intervenientes.
3.3 Previsão da compacidade
Uma unidade de volume de betão pode dividir-se numa parte sólida, composta pelo
somatório dos volumes absolutos dos diversos componentes, que se define como
compacidade (σ), e uma outra composta por líquidos e ar, identificada pelo índice de
vazios(I). O índice de vazios é possível ser determinado pela expressão de Faury
[Lourenço, 1995]:
75,0DR
'KDKI
max
5max −
+= ( 3-1 )
Sendo: K um coeficiente numérico que depende da consistência do betão, da
potência de compactação, da natureza dos agregados e também da utilização de
adjuvantes; Dmax a máxima dimensão dos agregados, em mm; K’ um parâmetro
função dos meios de compactação e R o raio médio do molde. Nos casos correntes
considera-se R=Dmax e a equação (3-1) passa a ser:
'K4DKI
5max
+= ( 3-2 )
Os valores de K e de K’ para betões normais são apresentados nas tabelas 3-1 e 3-2
Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-7
[Lourenço, 1995].
Tabela 3-1 – Valores de K para utilização na expressão de Faury
Consistência Betão sem adjuvante
Betão com fraca dosagem de plastificante
Betão com forte dosagem de plastificante
Betão com fraca dosagem de
superplastificante
Betão com forte dosagem de
superplastificante
Terra húmida 0,280 0,265 0,255 0,250 0,245
Seca 0,310 0,295 0,285 0,280 0,250
Plástica 0,340 0,325 0,315 0,305 0,275
Mole 0,370 0,350 0,340 0,330 0,300
Fluída 0,400 0,380 0,370 0,360 0,320
Tabela 3-2 – Valores de K’ para utilização na expressão de Faury
Meios especiais de compactação
Compactação potente
Compactação corrente
Compactação fraca
Sem compactação
0,002 0,003 0,003 0,003 0,004
No caso do betão auto-compactável K’ será considerado igual a 0,004, uma vez que
Faury propõe esta valor para K’ no caso de não haver compactação e o valor de K
será avaliado no capítulo 6 Avaliação do método de composição proposto.
Estimado o índice de vazios a compacidade será o seu complementar, I1−=σ .
3.4 Determinação da quantidade de ligante
Num betão normal a quantidade de ligante é na generalidade dos casos definida em
função da resistência e da durabilidade. Pode por isso utilizar-se a expressão de
Feret, que a seguir se apresenta, para estimar a quantidade de ligante necessária à
obtenção da resistência pretendida [Lourenço, 1995a].
2j,ij,c kf γ×= ( 3-3 )
Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-8
Sendo: j,cf o valor da tensão de rotura do betão à compressão, em MPa, j dias após a
amassadura; j,ik um parâmetro determinado em função das características do ligante
usado (i) e da idade (j); γ a compacidade da pasta ligante enquanto fresca definida
analiticamente como I+ν
ν=γ sendo ν o volume absoluto de ligante e I o índice de
vazios.
A estimativa da dosagem de ligante é então feita da seguinte forma:
a) adoptando valores para j,cf e j,ik obtém-se j,i
j,c
kf
=γ ;
b) pode-se calcular o volume absoluto de ligante γ−
×γ=ν1
I
No caso do betão auto-compactável as necessidades de pó para a obtenção da auto-
compactação são, na maioria dos casos, sempre que as resistências exigidas não
sejam muito elevadas, as grandes definidoras da quantidade de ligante. Desta forma
sempre que a quantidade de pó obtida através da expressão de Feret seja inferior ao
limite mínimo preconizado pela JSCE (0,160m3/m3) se adopte o último.
3.5 Dosagem dos adjuvantes
Para a dosagem dos adjuvantes deve seguir-se as recomendações dos fabricantes.
Eventualmente terá interesse realizar alguns ensaios em pastas para aferir do efeito
deste sobre o ligante e a sua dosagem óptima.
3.6 Quantificação dos agregados
A quantificação dos agregados é habitualmente realizada com recurso a curvas de
referência, que representam a mistura que confere ao betão a compacidade que se
Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-9
previu para as condições de colocação desse betão [Lourenço, 1995].
Existem diversas curvas de referência, que foram propostas por vários autores ao
longo dos anos; no entanto considera-se que as curvas de referência de Bolomey e de
Faury são, no nosso país, as mais amplamente divulgadas e aplicadas, razão pela qual
se fará, acerca destas, uma breve apresentação.
Importa salientar que estas duas curvas de referência consideram uma mistura
granulométrica, não só de agregados, mas além dos agregados juntam-lhe o cimento
e as adições. É por isso necessário proceder à reformulação das curvas, de modo a
que elas, depois de descontado o cimento e as adições, considerem os agregados
como a totalidade de um conjunto granular de referência. Para isso considera-se
[Lourenço, 1995]:
[ ]sc
sc p100100p)d(p)d('p
++ −
×−= ( 3-4 )
Sendo: )d('p a percentagem em volume absoluto da totalidade dos agregados que
passam através do peneiro de malha d; )d(p a percentagem em volume absoluto da
totalidade dos agregados, do cimento e das adições que passam através do peneiro de
malha d; scp + a percentagem em volume absoluto de cimento e adições em relação à
totalidade de material sólido, ou seja, 100scp sc ×σ+=+ , sendo c e s o volume
absoluto de cimento e adições, respectivamente e σ a compacidade ou volume
absoluto de sólidos por m3 de betão.
Definida a curva de referência p’(d), interessa determinar a curva da mistura real que
melhor se ajusta à curva de referência. Para isso basta obter as proporções, em
Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-10
volume absoluto, com que cada agregado entra na mistura (pi). Este procedimento
pode ser realizado graficamente ou recorrendo ao método dos mínimos quadrados.
Prevista a compacidade (σ) e conhecido o volume absoluto da mistura ligante
(cimento mais adições) (ν), pode-se obter o volume absoluto da totalidade dos
agregados (m):
ν−σ=m . ( 3-5 )
As dosagens, em massa, de cada um dos agregados (Mi) serão o produto das
proporções, em volume absoluto, com que cada agregado entra na mistura (pi), pelo
volume absoluto da totalidade dos agregados (m) e pela massa volúmica absoluta de
cada um dos agregados (µi):
iii mpM µ××= ( 3-6 )
Curva de referência de Bolomey
Em 1925, o suíço Bolomey apresentou uma curva de referência parabólica, onde
introduz um parâmetro variável A. Esta curva tem a seguinte expressão [Coutinho,
1988]:
maxDd)A100(A)d(p ×−+= ( 3-7 )
Sendo: )d(p a percentagem em volume absoluto da totalidade dos agregados, do
cimento e das adições que passam através do peneiro de malha d; d a dimensão da
malha do peneiro, em mm; Dmax a máxima dimensão dos agregados, em mm; A
parâmetro que varia com a natureza dos agregados e a consistência do betão.
Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-11
Tabela 3-3 – Valores do parâmetro A da curva de referência de Bolomey
Terra húmida a seca Plástica a mole Fluida
Agregados rolados 6 a 8 10 a 12 12 a 14
Agregados britados 8 a 10 12 a 14 14 a 16
Figura 3-2 – Curvas de referência, p(d) e p’(d), de Bolomey
Curva de referência de Faury
De acordo com a teoria de Caquot, Faury, em 1941, propõe uma curva de referência
que será obtida pela mistura em percentagens variáveis de dois constituintes, são eles
[Lourenço, et al., 1986]:
a) Um conjunto constituído por grãos finos e médios, com dimensões compreendidas
entre 0,0065 e 2/D max mm, com uma percentagem em volume absoluto igual a:
75,0D
RBD17A)2/D(py
max
5maxmax
−+×+==
( 3-8 )
Sendo: y a percentagem em volume absoluto da totalidade dos agregados, do
p'(d)
p(d)
A
Pc+s 100%
Dmax
% de passados
Diâmetros (escala d ) 0
Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-12
cimento e das adições que passam através do peneiro de malha 2/D max ; Dmax a
máxima dimensão dos agregados, em mm; A um parâmetro que varia com a
natureza dos agregados e a consistência do betão; B um parâmetro que depende
do processo de compactação e da sua potência.
Tabela 3-4 – Valores do parâmetro A da curva de referência de Faury [Lourenço, 1995]
Consistência / Natureza dos
agregados
Muito fluida Fluida Mole Plástica Seca Terra
húmida
Terra pouco
húmida
Areias e agregados
grossos rolados ≥ 32 30 - 32 28 - 30 26 - 28 24 – 26 22 - 24 ≤ 22
Areias roladas e agregados
grossos britados ≥ 34 32 - 34 30 - 32 28 - 30 26 - 28 24 - 26 ≤ 24
Areias e agregados
grossos britados ≥ 38 36 - 38 34 - 36 32 - 34 30 -32 28 - 30 ≤ 28
Tabela 3-5 - Valores do parâmetro B da curva de referência de Faury
Vibração muito potente
Vibração potente
Vibração média Apiloamento Sem
compactação
1 1 – 1,5 1,5 2 2
No domínio das dimensões compreendidas entre 0,0065 e 2/Dmax mm a curva de
referência é definida pela função:
⇔−
−=
−−
)d(p0d0065,0
y02/D0065,0 555
max5
⇔−−=−−⇔ )d0065,0).(y0())d(p0).(2/D0065,0( 555max
5
5max
5
55
2/D0065,0)d0065,0(y
)d(p−
−×=⇔
( 3-9 )
Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-13
b) E um outro conjunto constituído por agregados grossos com dimensões
compreendidas entre 2/Dmax e maxD , cuja percentagem em volume absoluto é o
complementar de y, ou seja, 100-y. Neste intervalo curva de referência é definida
pela função:
⇔−
−=
−−
)d(p100dD
y1002/DD 55
max5
max5
max
⇔−−=−−⇔ )dD).(y100())d(p100).(2/DD( 55max
5max
5max
5max
5max
5max
5max
5
2/DD2/D100Dyd)y100(
)d(p−
×−×+×−=⇔
( 3-10 )
Figura 3-3 - Curvas de referência, p(d), de Faury
p(d)
0,0065
100-y
100%
Dmax
% de passados
Diâmetros (escala 5 d )
Dmax/2
y
0
Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-14
3.7 Proposta de uma curva de referência para betões auto-
compactáveis
Neste sub-capítulo será proposta uma curva de referência para o estudo do betão
auto-compactável.
Utilizando como referência os critérios expostos por Okamura e pela JSCE, verifica-
se que a razão entre o volume absoluto dos agregados grossos e o volume da
totalidade dos agregados é cerca de 50%, dependendo da máxima dimensão do
agregado, e eventualmente, da quantidade de grossos que se pretende que estejam
presentes na mistura.
Desta forma, pode-se determinar um ponto de uma curva de referência p’(d), que
corresponde a p’(4.76) = 50+G, em que G é um parâmetro dependente da máxima
dimensão do agregado e influencia a quantidade de grossos presentes na mistura.
Fazendo a transformação de p’(d) em p(d) através da expressão 3-4 obtém-se:
[ ]
[ ]
[ ]
=⇔−+
=−⇔
⇔−=−+⇔
⇔−
×−=+⇔
⇔−
×−=
++
++
++
++
100)p100).(G50(
p)76,4(p
100.p)76,4(p)p100).(G50(
p100100p)76,4(pG50
p100100p)76,4(p)76,4('p
scsc
scsc
scsc
scsc
scsc P)
100P
1()G50()76,4(p ++ +−×+=⇔ ( 3-11 )
Um outro ponto da curva será o ponto correspondente à máxima dimensão dos
Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-15
agregados, em que a percentagem de passados será 100%, ou seja, p(Dmax)= 100.
Uma vez que a curva de referência de Faury, é a mais usada entre nós, e considera
uma distribuição proporcional à 5 d , utilizar-se-á a mesma distribuição. Assim
sendo, define-se um conjunto de agregados grossos, pertencentes ao domínio das
dimensões compreendidas entre 4,76 e Dmax, em que a lei granulométrica da curva de
referência da totalidade dos sólidos, por aplicação da expressão 3-10, é definida pela
função:
[ ]55
max
55max
5
76,4D76,4100D)76,4(pd)76,4(p100
)d(p−
×−×+×−=
( 3-12 )
Considerar-se-á, também, um outro conjunto constituído por elementos granulares
finos e médios cujas dimensões estão compreendidas entre 0,074 e 4,76mm. A razão
da escolha do limite superior relaciona-se com o facto de ser o ponto de separação
entre os dois conjuntos. O limite inferior de 0,074mm foi escolhido tendo em conta
que o que se pretende é uma curva de referência para quantificar os agregados, e por
isso, parte-se do pressuposto que a fracção dos constituintes do betão com dimensões
inferiores a 0,074mm, não são, na sua maioria, agregados, serão eventualmente o
cimento e as adições.
Assim sendo, a percentagem de passados em volume absoluto do conjunto de
agregados, do cimento e das adições na malha 0,074mm é aproximadamente igual à
percentagem em volume absoluto de cimento e adições em relação à totalidade de
material sólido. Considerando um parâmetro F função da quantidade de pó,
eventualmente cimento mais adições, presente na mistura, então:
FP)074,0(p sc += + ( 3-13 )
Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-16
Desta forma, a curva granulométrica de referência no intervalo [0,074:4,76] é
definida pela seguinte expressão:
⇔−−
=−−
)074,0(p)d(p074,0d
)074,0(p)76,4(p074,076,4 5555
⇔−−=−−⇔ )074,0d)).(074,0(p)76,4(p())074,0(p)d(p).(074,076,4( 5555
[ ]⇔
−−−
=−⇔)074,076,4(
)074,0d.()074,0(p)76,4(p))074,0(p)d(p(
55
55
[ ] ( )55
55
074,076,4074,0d)074,0(p)76,4(p
)074,0(p)d(p−
−×−+=⇔
( 3-14 )
Como a curva p(d) é composta por dois segmentos unidos por um ponto de quebra,
quando for representada num gráfico, em que o eixo das abcissas está graduado
numa escala proporcional à 5 d , então, são necessários apenas 3 pontos para a sua
representação. Na figura 3-4 está representada a proposta para a curva de referência.
Sendo o objectivo das curvas de referência a quantificação dos diversos agregados
presentes na mistura, interessa determinar uma curva referente só à totalidade dos
agregados, descontando o volume ocupado pelo cimento e adições, volume este, já
determinado. A curva referente só aos agregados, representada por p’(d), obtém-se
por aplicação da expressão 3-4.
Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-17
Tabela 3-6 – Coordenadas dos 3 pontos fundamentais para o traçado da curva de referência
d [mm] p(d) [%] p'(d) [%]
0,074 FP sc ++ scP100
100F
+−×
4,76 scsc P)
100P
1()G50( ++ +−×+ 50+G
Dmáx 100 100
Figura 3-4 – Curva de referência proposta para betões auto-compactáveis, p(d) e p’(d)
3.8 Volume de vazios
O volume de vazios (vv) pode ser determinado correctamente através de um
aerómetro, no entanto, isso só é possível depois de realizada a amassadura. É por isso
necessário proceder-se à previsão deste volume de vazios durante a fase de estudo de
composição do betão. Para isso, pode-se recorrer à norma 613 do ACI (American
Concrete Institute), onde o volume de vazios è definido em função da máxima
dimensão dos agregados.
p'(d)
100-(50+G)
50+G
p'(0,074)
p(d)
0.074
100-p(4,76)
100%
Dmax
% de passados
Diâmetros (escala 5 d )
4,76
p(4,76)
0p(0,074)
Proposta de um novo método de composição de betões auto-compactáveis
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 3-18
3.9 Água de amassadura
Estimado que foi o índice de vazios (I), o volume de vazios (vv) e o volume de
adjuvante (adj), e sabendo que o índice de vazios é parte do betão composta por
líquidos e ar, a água de amassadura (a) será obtida:
adjvIa v −−= ( 3-15 )
O adjuvante, se for líquido, será considerado na sua totalidade, por ser a sua parte
sólida muito pequena. Os adjuvantes sólidos não devem ser considerados.
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-1
4. MATERIAIS USADOS E ENSAIOS REALIZADOS 4-3
4.1 MATERIAIS 4-3
4.1.1 CIMENTO 4-3
4.1.2 ADIÇÕES 4-5
4.1.3 AGREGADOS 4-5
4.1.4 ÁGUA 4-6
4.1.5 ADJUVANTES 4-6
4.2 ENSAIOS REALIZADOS PARA O ESTUDO DAS PASTAS 4-7
4.2.1 PASTA DE CONSISTÊNCIA NORMAL 4-7
4.2.2 CONE DE MARSH 4-8
4.2.3 ESPALHAMENTO EM PASTAS 4-10
4.3 ENSAIOS REALIZADOS PARA O ESTUDO DOS BETÕES 4-11
4.3.1 SLUMP FLOW 4-14
4.3.2 L BOX 4-15
4.3.3 VOLUME DE VAZIOS DO BETÃO FRESCO 4-16
4.3.4 PROVETES, CURA E ENSAIO DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO 4-17
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-2
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-3
4. Materiais usados e ensaios realizados
4.1 Materiais
Os materiais utilizados na realização da parte experimental desta dissertação, são,
todos eles, materiais correntemente utilizados na produção de betões por forma a
podermos cumprir o objectivo deste trabalho: proposta de uma metodologia para
estudo de composição de um betão auto-compactável com recurso aos materiais
correntes no mercado nacional.
4.1.1 Cimento
O cimento utilizado foi o Cimento Portland tipo I classe 42,5 R da Cimpor,
produzido no centro de produção de Souselas. Nas tabelas 4-1, 4-2 e 4-3
apresentam-se as características físicas, químicas e mecânicas, respectivamente,
referentes a este cimento, fornecidas pelo centro de produção de Souselas.
Tabela 4-1 – Características físicas do cimento
Características Valor
Massa volúmica absoluta [g/cm3] 3,15
Superfície específica [cm2/g] 3680
Resíduo a 45 µm [%] 18,0
Resíduo a 90 µm [%] 1,8
Água da pasta normal [%] 27,5*
Expansibilidade [mm] 1,0
Início de presa [min.] 170
Fim de presa [min.] 225
* o valor obtido em ensaios realizados no presente estudo foi de 27,0 %
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-4
Tabela 4-2 – Características químicas do cimento
Compostos Simbologia %
Óxido de cálcio [CaO] C 62,2
Óxido de silício [SiO2] S 19,8
Óxido de alumínio [Al2O3] A 5,1
Óxido de enxofre [SO3] S 3,3
Óxido de ferro [Fe2O3] F 3,2
Óxido de magnésio [MgO] -- 2,5
Cal livre -- 1,1
Óxido de potássio [K2O] -- 1,1
Óxido de sódio [Na2O] -- 0,1
Resíduo insolúvel -- 2,0
Perda ao fogo -- 2,6
Cloretos [Cl-] -- 0,013
Tabela 4-3 – Características mecânicas do cimento
Resistências MPa
2 dias 5,5
7 dias 7,0 À flexão
28 dias 8,0
2 dias 33,0
7 dias 44,8 À compressão
28 dias 53,0
Tabela 4-4 – Composição potencial do cimento
Compostos Simbologia Valor
Silicato tricálcico [%] C3S 54,4
Silicato bicálcico [%] C2S 16,0
Aluminato tricálcico [%] C3A 8,1
Aluminoferrato tetracálcico [%] C4AF 9,7
Módulo de sílica SM 2,39
Módulo de alumina AM 1,59
Factor de saturação de cal [%] LSF 97,9
Na tabela 4-4 apresenta-se a composição potencial do cimento, que foi determinada
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-5
através de equações baseadas no cálculo de Bogue. Foram ainda determinados o
módulo de sílica [SM], o módulo de alumina [AM] e o factor de saturação de cal
[LSF] [Gani, 1997].
4.1.2 Adições
As cinzas volantes foram as únicas adições utilizadas e tem origem na central
termoeléctrica de Carbo-Pego. Estas cinzas são de origem espanhola, mas são
vulgarmente utilizadas nas centrais de produção de betão da região de Coimbra. Na
tabela 4-5 apresentam-se as características das cinzas volantes utilizadas.
Tabela 4-5 Características das cinzas volantes
Características Valor
Massa volúmica absoluta [g/cm3] 2,20
Superfície específica [cm2/g] 4750
Água da pasta normal [%] 18,0
Perda ao fogo [%] 3,9
4.1.3 Agregados
Utilizou-se uma areia e um areão rolados, uma brita 1 e uma brita 2. A areia e o
areão são de uma exploração de areias da zona de Pombal. As britas 1 e 2 são de
origem calcária também da zona de Pombal. Na tabela 4-6 apresentam-se as
características dos agregados utilizados. Na figura 4-1 estão representadas as curvas
granulométricas dos 4 agregados.
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-6
Tabela 4-6 – Características dos agregados
Características Areia Areão Brita 1 Brita 2
Massa volúmica absoluta [kg/m3] 2630 2620 2680 2690
Massa volúmica aparente [kg/m3] 1640 1600 1480 1500
Absorção de água [%] 1,00 0,50 1,41 0,80
Mínima dimensão [mm] 0,074 1,19 4,76 9,52
Máxima dimensão [mm] 4,76 9,52 12,7 19,1
Módulo de finura 3,20 5,56 6,50 7,02
Equivalente de areia [%] 99,0 -- -- --
Coeficiente volumétrico -- -- 0,22 0,23
Desgaste de Los Ángeles [%] -- -- 27,2 26,8
Matéria orgânica Sem Sem -- --
Figura 4-1 – Curvas granulométricas dos agregados
4.1.4 Água
A água utilizada foi da rede de distribuição pública de Coimbra.
4.1.5 Adjuvantes
Foram utilizados dois tipos de superplastificantes, ambos da família dos carboxilatos
Curvas granulométricas
0
20
40
60
80
100
Dep
ósito
0,07
4
0,14
9
0,29
7
0,59
1,19
2,38
4,76
9,52
12,7
19,1
25,4
38,1
Malhas [mm]
Pas
sado
s ]%
]
Areia Areão Brita 1 Brita 2
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-7
modificados. Algumas características destes superplastificantes são apresentadas na
tabela 4-7. As dosagens de superplastificante apresentadas são o quociente entre a
massa de superplastificante e a massa de ligante (Ad/(C+CV)).
Tabela 4-7 – Características dos superplastificantes usados
Características SV 3000 SV 3010
Aspecto Líquido amarelado Líquido vermelho-violeta
Densidade [kg/l] 1.06 1,1
PH 6,0 – 7,0 6,5 – 8,5
Dosagem recomendada [%] 1,0 – 2,0 1,0 – 1,5
4.2 Ensaios realizados para o estudo das pastas
Tendo por objectivo, na primeira fase, verificar o efeito das cinzas volantes na
fluidez e deformabilidade das pastas, o efeito dos superplastificantes da família dos
carboxilatos modificados, sobre as cinzas volantes e sobre o cimento e ainda estimar
as dosagens óptimas de superplastificante, realizaram-se os seguintes ensaios: pasta
de consistência normal, cone de Marsh e espalhamento.
Nestes ensaios fez-se variar o tipo e a quantidade de adjuvante (Ad) utilizando-se os
superplastificantes SV3000 e o SV3010 nas dosagens (D.S.) de 0,0, 0,5, 1.0, 1.5, 2,0
e 2,5% da massa de ligante, para dois tipos de ligante; cimento I 42,5 R (C)e uma
mistura de cimento I 42,5 R com cinzas volantes (CV) na proporção de 70 e 30%
respectivamente.
4.2.1 Pasta de consistência normal
Este ensaio visa a determinação da quantidade de água (A) necessária para a
obtenção de uma pasta de consistência normal. Para isso, provetes de pasta de
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-8
cimento, com diferentes quantidades de água foram sujeitos à acção de uma sonda
de consistência com características especificadas.
Para o provete em que a penetração da sonda se dá até um ponto que diste 6 ± 1mm
da base do molde, calcula-se a quantidade de água de amassadura correspondente,
expressa em percentagem da massa de cimento, ou seja, calcula-se a quantidade de
água para a obtenção da pasta de consistência normal. [E 328, 1979].
Figura 4-2 – Misturadora e sonda de consistência.
Os procedimentos seguidos e os equipamentos utilizados na realização deste ensaio
foram os especificados na E 328-1979 – Cimentos, preparação da pasta normal, com
as seguintes adaptações:
- à massa de água adicionou-se a massa de adjuvante;
- para os ensaios realizados com misturas de cimento e cinzas volantes
considerou-se a massa de ligante (C+CV) e não a massa de cimento.
4.2.2 Cone de Marsh
Com a realização deste ensaio pretende-se determinar a compatibilidade do ligante
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-9
com o superplastificante e avaliar o efeito da dosagem do superplastificante na
fluidez da calda. Foram realizadas várias caldas com diferentes dosagens de
superplastificante e dois tipos de ligante. A razão (A+Ad)/(C+CV) manteve-se
sempre constante e igual a 0,35.
O processo de realização do ensaio consiste na fabricação da calda seguida da
medição do tempo de escoamento no cone de Marsh. Para a fabricação da calda
colocou-se a totalidade do ligante na misturadora de argamassas e adicionou-se 5/6
da água e 1/3 do superplastificante, dando inicio à mistura durante 2 minutos a 60
r.p.m. mais 3 minutos a 120 r.p.m.. Passado esse tempo parou-se a misturadora
limpou-se, adicionou-se 1/12 da água e 1/3 do superplastificante, colocando de novo
a misturadora em funcionamento durante 2 minutos a 60 r.p.m.. Findo esse tempo
repetiu-se o último procedimento.
Depois de estar pronta a calda, verte-se 1000cm3 desta no cone com a abertura
inferior fechada. Deixa-se repousar alguns segundos, destapa-se a abertura e
cronometra-se o tempo até que tenham fluido 500cm3, este tempo designa-se por
tempo de escoamento (Tescoamento), com as unidades em segundos.
Sugere-se que se determine o quociente entre o volume escoado (500cm3) e o
Tescoamento determinado, ou seja o caudal médio de escoamento da calda (Qm).
escoamento
m T
500Q = [cm3/s] ( 4-1 )
Este caudal médio de escoamento é uma grandeza que se relaciona directamente à
fluidez das caldas, ou seja, quanto maior for o caudal médio de escoamento maior
será a fluidez.
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-10
Figura 4-3 – Cone de Marsh.
4.2.3 Espalhamento em pastas
Neste trabalho sugere-se a adaptação do ensaio de espalhamento às pastas. Com este
ensaio pretende-se aferir a capacidade de deformação das pastas em função da
dosagem de superplastificante e do tipo de material ligante. Para atingir este
objectivo foram realizadas várias pastas com diferentes dosagens de
superplastificante e dois tipos de ligante. A razão (A+Ad)/(C+CV) manteve-se
sempre constante e igual a 0,30.
Para a realização deste ensaio primeiro preparou-se a pasta, seguindo para isso o
mesmo procedimento que se usou no fabrico da pasta de consistência normal,
excepção feita à quantidade de água utilizada. O procedimento adoptado para a
realização do ensaio de espalhamento em pastas foi o seguinte: o molde tronco
cónico semelhante ao apresentado na figura 4-4 é colocado sobre uma placa de vidro
onde é cheio de pasta e retirado. Deixa-se a pasta espalhar durante 60s e os
diâmetros finais da argamassa são medidos em duas direcções perpendiculares. Os
60s são o tempo necessário para que a deformação da pasta estabilize, ou seja, não
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-11
haja aumento do diâmetro.
Figura 4-4 – Molde tronco cónico do ensaio de espalhamento.
O ensaio de espalhamento permite determinar o índice de espalhamento (Γm) para a
avaliação da deformabilidade. Elevados valores de Γm indicam elevada
deformabilidade
120
21 −×
=Γd
ddm ( 4-2 )
com d1 e d2 os diâmetros medidos após ensaio e d0 o diâmetro inferior do molde
tronco cónico.
4.3 Ensaios realizados para o estudo dos betões
Os ensaios realizados com betões visam: primeiro, aferir os parâmetros F e G da
curva de referência proposta neste trabalho (ver capítulo 3), tendo sido para isso
realizadas 8 amassaduras de pretensos betões auto-compactáveis; segundo, comparar
o aspecto final da superfície em contacto com a cofragem e a interface pasta/material
granular entre um betão auto-compactável e um betão normal, para isso foi realizado
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-12
um betão normal da classe de abaixamento S3 com os mesmos constituintes usados
no betão auto-compactável. Considerou-se um betão normal da classe de
abaixamento S3 para que possa ser alternativa ao auto -compactável.
Dentro das 8 amassaduras de betões auto-compactáveis, fez-se variar a quantidade de
pó, a máxima dimensão dos agregados e a quantidade de agregados grossos. O
ligante utilizado foi, em todas as amassaduras, uma mistura de cimento e cinzas
volantes na relação CV/(C+CV)=0,30. O adjuvante utilizado foi o SV 3000 e a sua
dosagem, em massa, foi 1.5% da massa do ligante (C+CV).
A nomenclatura adoptada para os pretensos betões auto-compactáveis A-B-C,
representa: A - a máxima dimensão dos agregados; B - o volume absoluto de pó com
dimensões inferiores a 0,149mm e C - o volume absoluto de agregados grossos
(dimensões superiores a 4,76mm). Exemplificando: no betão 12,7-0,19-0,30 a
máxima dimensão dos agregados é 12,7mm, o volume absoluto de pó com
dimensões inferiores a 0,149mm é de 0,19 m3 e o volume absoluto de agregados
grossos com dimensões superiores a 4,76mm é 0,30m3. O betão normal será
designado por BNS3.
Apresentam-se no Anexo 1 os quadros completos das composições estudadas, e de
seguida, nas tabelas 4-8, 4-9 e 4-10, apresentam-se os quadros sucintos das
composições e as designações adoptadas.
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-13
Tabela 4-8 – Quantidades dos diversos componentes, por m3 de betão, para os betões de máxima dimensão 12,7mm
Designações / Quantidades 12,7-0,19-0,30 12,7-0,19-0,34 12,7-0,16-0,30 12,7-0,16-0,34
Cimento [kg] 340 340 285 285
Cinzas volantes [kg] 146 146 122 122
SV 3000 [l] 6,87 6,87 5,76 5,76
Areia média [kg] 754 656 830 728
Areão [kg] 350 395 306 353
Brita 1 [kg] 483 547 526 593
Água [l] 189 190 192 191
Tabela 4-9– Quantidades dos diversos componentes, por m3 de betão, para os betões de máxima dimensão 19,1mm
Designações / Quantidades 19,1-0,19-0,30 19,1-0,19-0,32 19,1-0,16-0,30 19,1-0,16-0,32
Cimento [kg] 340 340 285 285
Cinzas volantes [kg] 146 146 122 122
SV 3000 [l] 6,87 6,87 5,76 5,76
Areia média [kg] 727 680 824 772
Areão [kg] 464 496 436 467
Brita 2 [kg] 395 421 412 438
Água [l] 190 188 190 187
Tabela 4-10 – Quantidades dos diversos componentes, por m3 de betão, para o betão BNS3
Designações / Quantidades BNS3
Cimento [kg] 315
Cinzas volantes [kg] 80
SV 3000 [l] 5,02
Areia média [kg] 775
Areão [kg] 446
Brita 2 [kg] 623
Água [l] 145
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-14
Figura 4-5 – Misturadora de eixo vertical
As amassaduras foram realizadas numa misturadora de eixo vertical com capacidade
nominal de 30 litros. Os materiais sólidos foram colocados no tambor da
misturadora, por camadas alternadas na sequência brita, areia, cimento, cinzas e
areão, tendo-se adicionado aproximadamente 80% da água de amassadura. Colocou-
se a misturadora em funcionamento durante 1,5 minutos, findo os quais, se adicionou
a restante água e o superplastificante, retomando a mistura durante mais 3,5 minutos.
Em cada amassadura foi realizado um volume de 0,021m3 de betão. Com esse betão
realizaram-se os ensaios de Slump Flow, e L Box, para verificação da auto-
compactação, o ensaio para determinação do volume de vazios do betão fresco,
através do aerómetro para betão e finalmente preparados 10 provetes cúbicos de
10cm de aresta, para posterior realização de ensaios de compressão.
4.3.1 Slump Flow
O ensaio de Slump Flow realiza-se da seguinte forma: enche-se o cone de Abrams,
sem apiloar o betão; retira-se o cone; cronometra-se o tempo até o betão atingir um
diâmetro de 50cm (T50cm ) e o tempo até o betão parar (Ttotal). Finalmente medem-se
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-15
os diâmetros finais, em duas direcções ortogonais (D1 e D2), e determina-se a média
(Dfinal) que designará por Slump Flow.
Figura 4-6 – Ensaio de Slump Flow
O T50cm , o tempo para o betão atingir os 50cm de diâmetro, deve estar compreendido
entre 1 e 2s [Sonebi et al., 1999]. O Slump Flow deve ser 660±60mm [Petersson et
al., 1998].
4.3.2 L Box
A L Box utilizada está representada na figura 4-7, utilizaram-se 3 varões de aço
nervurado com 12mm de diâmetro espaçados de 41mm.
O ensaio L Box realiza-se da seguinte forma: enche-se a parte vertical da caixa com
12 litros de betão; deixa-se repousar um pouco; abre-se a comporta de ligação entre a
parte vertical e a horizontal; cronometra-se o tempo que passa até o betão atingir os
50cm (T50cm ) e o tempo até o betão parar (Ttotal); mede-se a altura de betão no início
(H1) e no fim da caixa (H2).
Existem dois critérios, a razão H2/H1 superior a 60% [David, 1999] e a diferença
600-H1 superior a 490mm [Petersson et al., 1998], sendo o primeiro o mais
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-16
divulgado e utilizado.
Figura 4-7 – Ensaio de L Box. a) adaptado de [Petersson et al., 1998]
4.3.3 Volume de vazios do betão fresco
A determinação do volume de vazios do betão fresco foi realizada utilizando o
método da pressão. Na figura 4-8 está representado o aerómetro para betão utilizado.
O procedimento para a realização do ensaio consistiu em: encher o recipiente com o
betão, deixando a superfície completamente rasa; fechar o aerómetro mantendo os
orifícios da tampa abertos; preencher com água o volume restante do recipiente e
fechar os orifícios; introduzir uma determinada pressão na câmara superior; fazer a
ligação entre as duas câmaras através da alavanca existente na tampa e finalmente ler
no mostrador a percentagem de ar contida no interior do betão.
3φφφφ12 // 41mm
a)
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-17
Figura 4-8 – Aerómetro para betão
4.3.4 Provetes, cura e ensaio de resistência à compressão
Após a amassadura, o betão foi colocado, sem qualquer tipo de vibração, em moldes
de 10cm de aresta, que permaneceram durante 24 horas ao ar livre, à temperatura
ambiente. De seguida os provetes foram desmoldados e colocados dentro de água,
numa câmara de cura, à temperatura aproximada de 21ºC, até à data do ensaio de
resistência à compressão.
Os procedimentos utilizados na realização dos ensaios de resistência à compressão
foram os especificados na E226 do LNEC [E226, 1968]. Estes ensaios à compressão
foram realizados, no betão com idade de 3, 7, 14, 28 e 56 dias. Em cada idade foram
ensaiados 2 provetes.
Materiais usados e ensaios realizados
Betão auto-compactável–- Metodologia de composição 4-18
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-1
5. RESULTADOS E ANÁLISE DE RESULTADOS 5-3
5.1 ENSAIOS COM PASTAS 5-3
5.1.1 PASTA DE CONSISTÊNCIA NORMAL 5-3
5.1.2 CONE DE MARSH 5-9
5.1.3 ESPALHAMENTO EM PASTAS 5-13
5.2 ENSAIOS COM BETÃO FRESCO 5-17
5.2.1 SLUMP FLOW 5-18
5.2.2 L BOX 5-22
5.2.3 VOLUME DE VAZIOS DO BETÃO FRESCO 5-24
5.3 ENSAIOS COM BETÃO ENDURECIDO 5-26
5.3.1 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO 5-26
5.3.2 HOMOGENEIDADE E ACABAMENTO DAS SUPERFÍCIE 5-31
5.3.3 INTERFACE PASTA/MATERIAL GRANULAR 5-37
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-2
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-3
5. Resultados e análise de resultados
5.1 Ensaios com pastas
Com estes ensaios pretende-se verificar o efeito das cinzas volantes na fluidez e
deformabilidade das pastas, o efeito dos superplastificantes, da família dos
carboxilatos modificados, sobre as cinzas volantes e sobre o cimento e ainda estimar
as dosagens óptimas de superplastificante.
5.1.1 Pasta de consistência normal
Este ensaio foi realizado de acordo com o especificado no capítulo 4 Materiais
usados e ensaios realizados e visa a determinação da quantidade de água necessária
para a obtenção de uma pasta de consistência normal.
Os resultados obtidos na realização deste ensaio são os apresentados nas tabelas 5-1,
5-2, 5-3 e 5-4.
Tabela 5-1 – Composições das pastas e resultados do ensaio de consistência normal, com a utilização do Superplastificante SV 3010 e CV/(C+CV)=0,0
CV/(C+CV)=0,0 SV 3010
(C+CV) [g] A [g]
% (C+CV) Ad [g] A/C A+Ad [g] (A+Ad)/(C+CV)
500 135 0,0% 0,00 0,27 135,00 0,27
500 124 0,5% 2,50 0,25 126,50 0,25
500 117 1,0% 5,00 0,23 122,00 0,24
500 111 1,5% 7,50 0,22 118,50 0,24
500 104 2,0% 10,00 0,21 114,00 0,23
500 100 2,5% 12,50 0,20 112,50 0,23
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-4
Tabela 5-2 - Composições das pastas e resultados do ensaio de consistência normal, com a utilização do Superplastificante SV 3010 e CV/(C+CV)=0,3
CV/(C+CV)=0,3 SV 3010
(C+CV) [g] A [g]
% (C+CV) Ad [g] A/C A+Ad [g] (A+Ad)/(C+CV)
350 + 150 121 0,0% 0,00 0,24 121,00 0,24
350 + 150 114 0,5% 2,50 0,23 116,50 0,23
350 + 150 100 1,0% 5,00 0,20 105,00 0,21
350 + 150 98 1,5% 7,50 0,20 105,50 0,21
350 + 150 82 2,0% 10,00 0,16 92,00 0,18
350 + 150 80 2,5% 12,50 0,16 92,50 0,19
Tabela 5-3 – Composições das pastas e resultados do ensaio de consistência normal, com a utilização do Superplastificante SV 3000 e CV/(C+CV)=0,0
CV/(C+CV)=0,0 SV 3000
(C+CV) [g] A [g]
% (C+CV) Ad [g] A/C A+Ad [g] (A+Ad)/(C+CV)
500 135 0,0% 0,00 0,27 135,00 0,27
500 124 0,5% 2,50 0,25 126,50 0,25
500 117 1,0% 5,00 0,23 122,00 0,24
500 110 1,5% 7,50 0,22 117,50 0,24
500 104 2,0% 10,00 0,21 114,00 0,23
500 101 2,5% 12,50 0,20 113,50 0,23
Tabela 5-4 - Composições das pastas e resultados do ensaio de consistência normal, com a utilização do Superplastificante SV 3000 e CV/(C+CV)=0,3
CV/(C+CV)=0,3 SV 3000
(C+CV) [g] A [g]
% (C+CV) Ad [g] A/C A+Ad [g] (A+Ad)/(C+CV)
350 + 150 121 0,0% 0,00 0,24 121,00 0,24
350 + 150 114 0,5% 2,50 0,23 116,50 0,23
350 + 150 99 1,0% 5,00 0,20 104,00 0,21
350 + 150 97 1,5% 7,50 0,19 104,50 0,21
350 + 150 83 2,0% 10,00 0,17 93,00 0,19
350 + 150 80 2,5% 12,50 0,16 92,50 0,19
As figuras 5-1 e 5-2 representam a relação entre a dosagem de superplastificante e a
razão (A+Ad)/(C+CV) para os dois tipos de misturas ligantes. Da análise destas
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-5
figuras ressalta de imediato que os superplastificantes SV 3010 e SV 3000 têm
comportamentos muito semelhantes, razão pela qual iremos fazer um comentário
único para os dois tipos de superplastificante.
Figura 5-1 – Representação dos resultados dos ensaios de consistência normal. Dosagem de superplastificante SV 3010 [%] vs. (A+Ad)/(C+CV)
Figura 5-2 – Representação dos resultados dos ensaios de consistência normal. Dosagem de superplastificante SV 3000 [%] vs. (A+Ad)/(C+CV)
Através da análise dos resultados representados nestes gráficos pode concluir-se que
Superplastificante SV 3000
y = -1,7086x + 0,2642
y = -2,4286x + 0,2409
0,16
0,18
0,20
0,22
0,24
0,26
0,28
0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0% 2,5%
Dosagem de superplastificante [%]
(A+A
d)/
(C+C
V)
CV/(C+CV)=0,0 CV/(C+CV)=0,3
R. Linear CV/(C+CV=0.0 R. Linear CV/(C+CV)=0.3
Superplastificante SV 3010
y = -1,7543x + 0,2648
y = -2,4629x + 0,2416
0,16
0,18
0,20
0,22
0,24
0,26
0,28
0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0% 2,5%
Dosagem de superplastificante [%]
(A+A
d)/
(C+C
V)
CV/(C+CV)=0,0 CV/(C+CV)=0,3
R. Linear CV/(C+CV)=0.0 R. Linear CV/(C+CV)=0.3
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-6
os superplastificantes tem um efeito na redução da quantidade de água necessária
para a realização de pastas de consistência normal, tanto quando estas são compostas
só por cimento como quando são composta por uma mistura de cimento e cinzas
volantes.
Relativamente à acção sobre as pastas compostas só por cimento não conseguimos
concluir qual a dosagem de superplastificante que optimiza o seu efeito. Quando
muito referir que até à dosagem de 0,5% temos um efeito mais intenso, o declive do
troço 0,0 – 0,5% é o maior, e que dosagens superiores a 2,0% não conduzem a
reduções de água significativas.
No que diz respeito às pastas compostas por mistura de cimento e cinzas volantes
aparecem patamares em que o aumento de dosagens de superplastificante não
implica reduções na quantidade de água necessária para a realização de pastas de
consistência normal, no entanto, parece claro, que dependendo da dosagem de
superplastificante, este tem efeito, não só, sobre as partículas de cimento, mas
também, sobre as cinzas volantes, e que este é superior ao observado sobre as
partículas de cimento. Esta afirmação baseia-se no facto da recta de regressão linear
representativa de CV/(C+CV)=0,30 ter um declive, em valor absoluto, superior à
recta de regressão linear representativa de CV/(C+CV)=0.
Tabela 5-5 – Valores das regressões lineares e respectivos quadrados do coeficiente de regressão linear, R2, representadas nas figuras 5-1 e 5-2
Superplastificante CV/(C+CV) R. Linear R2
0,0 (A+Ad)/(C+CV) = -1,7086*D.S.[%] + 0,2642 0,93 SV 3000
0,3 (A+Ad)/(C+CV) = -2,4286*D.S.[%] + 0,2409 0,94
0,0 (A+Ad)/(C+CV) = -1,7543*D.S.[%] + 0,2648 0,95 SV 3010
0,3 (A+Ad)/(C+CV) = -2,4629*D.S.[%] + 0,2416 0,93
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-7
A substituição de cimento por cinzas volantes conduz a reduções de água
independentemente da utilização de superplastificantes, a razão (A+Ad)/(C+CV)
com Ad = 0,0 diminui de 0,27 para 0,24, redução essa que somente se pode justificar
pela utilização de cinzas volantes. Esta constatação está de acordo com o
normalmente preconizado, a obtenção de uma trabalhabilidade de referência num
betão com a utilização de cinzas volantes consegue-se com menor quantidade de
água do que a necessária para um betão sem cinzas.
Apresentam-se nas figuras 5-3 e 5-4 os gráficos de variação da razão
(A+Ad)/(C+CV) em função do ligante utilizado, só cimento ou mistura de 70% de
cimento com 30% de cinzas volantes. A avaliação destas figuras permite realçar que,
para qualquer dosagem de superplastificante, mesmo pastas sem superplastificante, a
adição de cinzas volantes conduz a menor consumo de água para a realização de
pastas de consistência normal. Para a mesma dosagem de superplastificante todas as
razões (A+Ad)/(C+CV) determinadas em pastas só com cimento são maiores do que
as determinadas em mistura de cimento com cinzas na proporção CV/(C+CV)=0,3.
Figura 5-3 - Representação dos resultados dos ensaios de consistência normal. CV/(C+CV) vs. (A+AD)/(C+CV) com a utilização de superplastificante SV 3010
Superplastificante SV 3010
0,16
0,18
0,20
0,22
0,24
0,26
0,28
0,0 0,3
CV/(C+CV)
(A+A
d)/
(C+C
V))
SP=0,0% SP=0,50% SP=1,0% SP=1,5% SP=2,0% SP=2,5%
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-8
A redução na razão (A+Ad)/(C+CV) quando a pasta é constituída só por cimento é
no máximo de 0,045 para a dosagem de 2,5% de superplastificante, enquanto que
quando a pasta é constituída por a mistura de 70% de cimento e 30% de cinzas
volantes a redução na razão (A+Ad)/(C+CV) é de 0,057 para a mesma dosagem de
superplastificante. Isto indica-nos que o efeito do superplastificante, na redução da
água necessária para a realização da pasta de consistência normal, é maior nas cinzas
volantes do que no cimento.
Figura 5-4 - Representação dos resultados dos ensaios de consistência normal. CV/(C+CV) vs. (A+AD)/(C+CV) com a utilização de superplastificante SV 3000
Nas tabelas 5-6 e 5-7 apresentam-se os cálculos dos declives dos diversos troços
representados nas figuras 5-3 e 5-4, respectivamente. A análise dos declives dos
diversos troços demonstra que a dosagem de superplastificante que mais aumenta o
efeito de redução de água, nas pastas constituídas por mistura de cimento e cinzas
volantes, é de 2%, tanto para o SV 3010 como para o SV 3000. À dosagem de 2%
de superplastificante corresponde o máximo valor absoluto do declive. Para a
dosagem de 2,5% o declive é menor o que significa que para dosagem superior a 2%
não se verifica nenhum ganho na redução de água.
Superplastificante SV 3000
0,16
0,18
0,20
0,22
0,24
0,26
0,28
0,0 0,3
CV/(C+CV)
(A+A
d)/
(C+C
V)
SP=0,0% SP=0,50% SP=1,0% SP=1,5% SP=2,0% SP=2,5%
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-9
Tabela 5-6 – Cálculo dos declives dos troços representados nas figuras 5-3
SV 3010 CV/(C+CV)
% (C+CV) (A+Ad)/(C+CV) Declive do troço
0,0 0,27
0,3 SP=0,0%
0,24 -0,0933
0,0 0,25
0,3 SP=0,50%
0,23 -0,0667
0,0 0,24
0,3 SP=1,0%
0,21 -0,1133
0,0 0,24
0,3 SP=1,5%
0,21 -0,0867
0,0 0,23
0,3 SP=2,0%
0,18 -0,1467
0,0 0,23
0,3 SP=2,5%
0,19 -0,1333
Tabela 5-7 - Cálculo dos declives dos troços representados nas figuras 5 -4
SV 3000 CV/(C+CV)
% (C+CV) (A+Ad)/(C+CV) Declive do troço
0,0 0,27
0,3 SP=0,0%
0,24 -0,0933
0,0 0,25
0,3 SP=0,50%
0,23 -0,0667
0,0 0,24
0,3 SP=1,0%
0,21 -0,1200
0,0 0,24
0,3 SP=1,5%
0,21 -0,0867
0,0 0,23
0,3 SP=2,0%
0,19 -0,1400
0,0 0,23
0,3 SP=2,5%
0,19 -0,1400
5.1.2 Cone de Marsh
Este ensaio foi realizado de acordo com o especificado no capítulo 4 Materiais
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-10
usados e ensaios realizados e, com ele, pretende-se determinar a combinação
dosagem de superplastificante/composição da pasta que conduz à máxima fluidez.
As composições das caldas e os resultados obtidos neste ensaio são os apresentados
nas tabelas 5-8 a 5-11.
O caudal médio de escoamento (Qm) representado por 500/Tescoamento é uma grandeza
que se relaciona directamente com a fluidez das caldas, ou seja, quanto maior for o
caudal médio de escoamento maior será a fluidez.
Tabela 5-8 – Composições das caldas e resultados do ensaio de cone de Marsh, com a utilização do Superplastificante SV 3010 e CV/(C+CV)=0,0
CV/(C+CV)=0,0 SV 3010
(C+CV) [g] A [g]
% (C+CV) Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) Tescoamento [s] Qm [cm3/s]
1700,0 595,0 0,0% 0,0 0,35 -- 0,0
1700,0 586,5 0,5% 8,5 0,35 20,0 25,0
1700,0 578,0 1,0% 17,0 0,35 9,0 55,5
1700,0 569,5 1,5% 25,5 0,35 8,2 61,0
1700,0 561,0 2,0% 34,0 0,35 8,2 61,0
1700,0 552,5 2,5% 42,5 0,35 8,2 61,0
Tabela 5-9 – Composições das caldas e resultados do ensaio de cone de Marsh, com a utilização do Superplastificante SV 3010 e CV/(C+CV)=0,3
CV/(C+CV)=0,3 SV 3010
(C+CV) [g] A [g]
% (C+CV) Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) Tescoamento [s] Qm [cm3/s]
1100,0 + 471,4 550,0 0,0% 0,0 0,35 99,0 5,1
1100,0 + 471,4 542,1 0,5% 7,9 0,35 6,6 75,8
1100,0 + 471,4 534,3 1,0% 15,7 0,35 6,0 83,3
1100,0 + 471,4 526,4 1,5% 23,6 0,35 6,2 80,6
1100,0 + 471,4 518,6 2,0% 31,4 0,35 6,6 75,8
1100,0 + 471,4 510,7 2,5% 39,3 0,35 6,6 75,8
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-11
Tabela 5-10 – Composições das caldas e resultados do ensaio de cone de Marsh, com a utilização do Superplastificante SV 3000 e CV/(C+CV)=0,0
CV/(C+CV)=0,0 SV 3000
(C+CV) [g] A [g]
% (C+CV) Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) Tescoamento [s] Qm [cm3/s]
1700,0 595,0 0,0% 0,0 0,35 -- 0,0
1700,0 586,5 0,5% 8,5 0,35 15,4 32,5
1700,0 578,0 1,0% 17,0 0,35 8,6 58,1
1700,0 569,5 1,5% 25,5 0,35 8,8 56,8
1700,0 561,0 2,0% 34,0 0,35 8,0 62,5
1700,0 552,5 2,5% 42,5 0,35 8,6 58,1
Tabela 5-11 - Composições das caldas e resultados do ensaio de cone de Marsh, com a utilização do Superplastificante SV 3000 e CV/(C+CV)=0,3
CV/(C+CV)=0,3 SV 3000
(C+CV) [g] A [g]
% (C+CV) Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) Tescoamento [s] Qm [cm3/s]
1100,0 + 471,4 550,0 0,0% 0,0 0,35 99,0 5,1
1100,0 + 471,4 542,1 0,5% 7,9 0,35 6,6 75,8
1100,0 + 471,4 534,3 1,0% 15,7 0,35 6,0 83,3
1100,0 + 471,4 526,4 1,5% 23,6 0,35 6,2 80,6
1100,0 + 471,4 518,6 2,0% 31,4 0,35 6,4 78,1
1100,0 + 471,4 510,7 2,5% 39,3 0,35 6,0 83,3
Nas figuras 5-5 e 5-6 estão representadas as relações entre a dosagem de
superplastificante e o caudal médio de escoamento para os dois tipos de misturas
ligantes.
Da análise das figuras 5-5 e 5-6 ressalta que os superplastificantes SV 3010 e SV
3000 têm comportamentos muito semelhantes, razão pela qual se fará um comentário
único para os dois tipos de superplastificante.
Os resultados representados nas figuras 5-5 e 5-6 demonstram que as cinzas volantes
melhoram a fluidez das caldas, uma vez que o caudal médio de escoamento das
caldas compostas por mistura de cimento e cinzas volantes é sempre superior ao
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-12
caudal médio das caldas compostas só por cimento.
Figura 5-5 - Representação dos resultados dos ensaios de cone de Marsh. Dosagem de superplastificante SV 3010 [%] vs. Qm [cm3/s]
.
Figura 5-6 - Representação dos resultados dos ensaios de cone de Marsh. Dosagem de superplastificante SV 3000 [%] vs. Qm [cm3/s]
Além disso, o superplastificante actua sobre as cinzas volantes, pois o acréscimo do
caudal médio de escoamento das caldas compostas por mistura de cimento e cinzas
volantes, quando se adjuva superplastificante, é superior ao acréscimo do caudal
Superplastificante SV 3010
0,0
15,0
30,0
45,0
60,0
75,0
90,0
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50
Dosagem de superplastificante [%]
Qm
[cm
3 /s]
CV/(C+CV)=0,0 CV/(C+CV)=0,3
Superplastificante SV 3000
0,0
15,0
30,0
45,0
60,0
75,0
90,0
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50
Dosagem de superplastificante [%]
Qm
[cm
3 /s]
CV/(C+CV)=0,0 CV/(C+CV)=0,3
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-13
médio das caldas compostas só por cimento, independentemente da dosagem de
superplastificante.
Nas caldas compostas só por cimento, a dosagem de superplastificante igual a 1,0%,
conduz à fluidez máxima, pois para dosagens de superplastificante superiores o
caudal médio de escoamento mantém-se constante.
No que diz respeito às caldas compostas por mistura de cimento e cinzas volantes a
fluidez máxima também se obtém com dosagem de superplastificante de 1%,
contudo o aumento do valor do caudal médio é reduzido quando se aumenta a
dosagem de superplastificante de 0,5% para 1%. O facto de para estas caldas a
dosagem de superplastificante que conduz à fluidez máxima ser menor do que para
as caldas compostas só por cimento, indica que o superplastificante é mais eficaz nas
cinzas volantes do que no cimento.
5.1.3 Espalhamento em pastas
Este ensaio foi realizado de acordo com o especificado no capítulo 4 Materiais
usados e ensaios realizados e, com ele, procura-se aferir a capacidade de deformação
das pastas em função da dosagem de superplastificante e do tipo de material ligante.
As composições das pastas e os resultados obtidos neste ensaio são os apresentados
nas tabelas 5-12 a 5-15.
Nas figuras 5-7 e 5-8 estão representadas as relações entre a dosagem de
superplastificante e o índice de espalhamento (Γm) para os dois tipos de misturas
ligantes. O índice Γm é utilizado como grandeza indicadora da capacidade de
deformação da pasta, e quanto maior for maior será a deformabilidade da pasta.
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-14
Neste ensaio pode verificar-se que os dois superplastificantes utilizados conduzem a
resultados algo diferentes.
Tabela 5-12 - Composições das pastas e resultados do ensaio de espalhamento, com a utilização do Superplastificante SV 3010 e CV/(C+CV)=0,0
CV/(C+CV)=0,0 SV 3010
(C+CV) [g] A [g]
% (C+CV) Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) D1 [mm] D2 [mm] ΓΓΓΓm
700,0 210,0 0,0% 0,0 0,30 100 100 0,00
700,0 206,5 0,5% 3,5 0,30 103 105 0,08
700,0 203,0 1,0% 7,0 0,30 105 105 0,10
700,0 199,5 1,5% 10,5 0,30 105 105 0,10
700,0 196,0 2,0% 14,0 0,30 130 135 0,76
700,0 192,5 2,5% 17,5 0,30 162 164 1,66
Tabela 5-13 - Composições das pastas e resultados do ensaio de espalhamento, com a utilização do Superplastificante SV 3010 e CV/(C+CV)=0,3
CV/(C+CV)=0,3 SV 3010
(C+CV) [g] A [g]
% (C+CV) Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) D1 [mm] D2 [mm] ΓΓΓΓm
490,0 + 210,0 210,0 0,0% 0,0 0,30 108 106 0,14
490,0 + 210,0 206,5 0,5% 3,5 0,30 158 157 1,48
490,0 + 210,0 203,0 1,0% 7,0 0,30 290 280 7,12
490,0 + 210,0 199,5 1,5% 10,5 0,30 374 370 12,84
490,0 + 210,0 196,0 2,0% 14,0 0,30 385 377 13,51
490,0 + 210,0 192,5 2,5% 17,5 0,30 392 391 14,33
Tabela 5-14 - Composições das pastas e resultados do ensaio de espalhamento, com a utilização do Superplastificante SV 3000 e CV/(C+CV)=0,0
CV/(C+CV)=0,0 SV 3000
(C+CV) [g] A [g]
% (C+CV) Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) D1 [mm] D2 [mm] ΓΓΓΓm
700,0 210,0 0,0% 0,0 0,30 100 100 0,00
700,0 206,5 0,5% 3,5 0,30 104 102 0,06
700,0 203,0 1,0% 7,0 0,30 109 108 0,18
700,0 199,5 1,5% 10,5 0,30 124 126 0,56
700,0 196,0 2,0% 14,0 0,30 134 136 0,82
700,0 192,5 2,5% 17,5 0,30 150 150 1,25
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-15
Tabela 5-15 - Composições das pastas e resultados do ensaio de espalhamento, com a utilização do Superplastificante SV 3000 e CV/(C+CV)=0,3
CV/(C+CV)=0,3 SV 3000
(C+CV) [g] A [g]
% (C+CV) Ad [g] (A+Ad)/(C+CV) D1 [mm] D2 [mm] ΓΓΓΓm
490,0 + 210,0 210,0 0,0% 0,0 0,30 108 106 0,14
490,0 + 210,0 206,5 0,5% 3,5 0,30 152 151 1,30
490,0 + 210,0 203,0 1,0% 7,0 0,30 222 216 3,80
490,0 + 210,0 199,5 1,5% 10,5 0,30 281 276 6,76
490,0 + 210,0 196,0 2,0% 14,0 0,30 333 331 10,02
490,0 + 210,0 192,5 2,5% 17,5 0,30 333 334 10,12
Figura 5-7 Representação dos resultados dos ensaios de espalhamento em pastas. Dosagem de superplastificante SV 3000 [%] vs. Γm
Figura 5-8 Representação dos resultados dos ensaios de espalhamento em pastas. Dosagem de superplastificante SV 3000 [%] vs. Γm
Superplastificante SV 3010
0,00
2,50
5,00
7,50
10,00
12,50
15,00
0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0% 2,5%
Dosagem de superplastificante [%]
Γ ΓΓΓm
CV/(C+CV)=0 CV/(C+CV)=0,30
Superplastificante SV 3000
0,00
2,50
5,00
7,50
10,00
12,50
15,00
0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0% 2,5%
Dosagem de superplastificante [%]
Γ ΓΓΓm
CV/(C+CV)=0 CV/(C+CV)=0,30
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-16
Está claramente definido nos gráficos apresentados nas figuras 5-7 e 5-8, que as
pastas compostas por mistura de cimento e cinzas volantes têm maior capacidade de
deformabilidade do que as pastas compostas só por cimento. Para pastas sem
superplastificante o índice Γm apresenta valores semelhantes independentemente do
tipo de ligante. Então a maior capacidade de deformabilidade das pastas compostas
por mistura de cimento e cinzas pode justificar-se pelo facto do superplastificante ser
mais eficaz sobre as cinzas do que sobre o cimento.
Nas pastas compostas só por cimento, independentemente do tipo de
superplastificante utilizado, o índice Γm é quase directamente proporcional à
dosagem de superplastificante. Já nas pastas compostas por mistura de cimento e
cinzas volantes essa relação já não se apresenta linear em todo o seu domínio, no
entanto, conduz a valores de Γm sempre superiores ao das pastas compostas só por
cimento.
Para as pastas compostas por mistura de cimento e cinzas volantes a utilização de
0,5% de superplastificante não produz grande efeito na deformabilidade da pasta,
tanto com o uso do SV 3010 como com o uso do SV 3000. Contudo a
deformabilidade atingida em pastas com cinzas e 0,5% de superplastificante é
semelhante à das pastas sem cinzas para valores de superplastificante de 2,5%. Com
a utilização de dosagens de superplastificante superiores o SV 3010 tem um efeito
superior ao SV 3000.
Nas pastas compostas por mistura de cimento e cinzas volantes, a dosagem de
superplastificante que leva à máxima deformabilidade é aproximadamente igual a
1,5%, no caso do SV 3010, e 2,0% no caso do SV 3000, pois para dosagens de
superplastificante superiores a deformabilidade é praticamente constante. É de
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-17
referir que embora o SV 3010 conduzir a maior deformabilidade, as pastas
produzidas com o SV 3000 apresentavam um aspecto macroscópico mais
homogéneo.
5.2 Ensaios com betão fresco
Os ensaios realizados com betões frescos visam aferir os parâmetros intervenientes
na metodologia proposta neste trabalho (ver capítulo 3).
Antes de se fazer uma apresentação dos resultados obtidos em cada um dos ensaios
realizados, importa referir algumas características das amassaduras realizadas,
nomeadamente, a percentagem de cimento mais adições, a quantidade de grossos e a
máxima dimensão do agregado presente na mistura. Estas características
apresentam-se na tabela 5-16.
Foram realizados betões com máxima dimensão dos agregados 12,7 e 19,1mm, uma
vez que são valores correntemente utilizados.
O volume de pó está compreendido entre 0,16 e 0,19m3como consequência o
parâmetro F varia entre 0 a –4. O volume de agregados grossos foi limitado entre
0,30 a 0,34m3 para agregados com máxima dimensão 12,7mm e entre 0,30 a 0,32m3
para agregados com máxima dimensão 19,1mm, para isso o parâmetro G variou entre
0 e –6. A definição destes valores tem por base os critérios propostos por Okamura
[Okamura et al., 1995] e pela JSCE [JSCE, 1998], no entanto estes não são
rigorosamente verificados.
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-18
Tabela 5-16 – Características das amassaduras realizadas
Parâmetros Amassadura
F G pc+s [%] Quantidade de
grossos [m3/m3] Dmáx [mm]
12,7-0,19-0,30 -4 0 22,5 0,30 12,7
12,7-0,19-0,34 -4 -6 22,4 0,34 12,7
12,7-0,16-0,30 0 0 18,9 0,30 12,7
12,7-0,16-0,34 0 -6 18,8 0,34 12,7
19,1-0,19-0,30 -4 -1 22,5 0,30 19,1
19,1-0,19-0,32 -4 -4 22,4 0,32 19,1
19,1-0,16-0,30 0 0 18,8 0,30 19,1
19,1-0,16-0,32 0 -3 18,7 0,32 19,1
5.2.1 Slump Flow
Com a realização deste ensaio pretende-se avaliar a capacidade de deformação e a
fluidez do betão, ou seja, a capacidade de auto-compactação. Deve-se notar que este
ensaio por si só não é suficiente para se afirmar que um betão é ou não auto-
compactável. Para isso é necessária a associação com outros ensaios como o L Box.
O ensaio Slump Flow foi realizado conforme o descrito no capítulo 4 Materiais
usados e ensaios realizados. Na tabela 5-17 apresentam-se os resultados obtidos no
ensaio de Slump Flow.
Figura 5-9 – Ensaio de Slump Flow. Verificação da não existência de exsudação
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-19
Tabela 5-17 – Resultados obtidos no ensaio de Slump Flow ( a) Sem segregação ou agregação; b) Muito cascalhudo; c) Com segregação )
Slump Flow Amassadura
T50cm [s] T total [s] D1 [mm] D2 [mm] D final [mm] Observações
12,7-0,19-0,30 1,5 9,5 646 638 642 a)
12,7-0,19-0,34 1,5 10,5 665 680 673 a)
12,7-0,16-0,30 1 12 680 670 675 a)
12,7-0,16-0,34 1,5 10 662 660 661 b)
19,1-0,19-0,30 1,5 11 640 645 643 a)
19,1-0,19-0,32 1 8 650 640 645 a)
19,1-0,16-0,30 1 13 652 670 661 a)
19,1-0,16-0,32 1 11 673 684 679 b) c)
Verifica-se que todas as amassaduras apresentam um diâmetro final dentro dos
valores aceitáveis (entre 600 e 720mm), o que demonstra que todos estes betões
possuem uma boa capacidade de deformação. À excepção dos betões 12,7-0,16-0,34
e 19,1-0,16-0,32 , que são muito cascalhudos e o último exibe alguma segregação,
todos os outros se apresentam sem segregação ou exsudação, como se exemplifica na
figura 5-9.
Figura 5-10 – Ensaio de Slump Flow para betões com Dmáx. = 12,7mm
Ensaio de Slump Flow
630
640
650
660
670
680
12,7-
0,19-
0,30
12,7-
0,19-
0,34
12,7-
0,16-
0,30
12,7-
0,16-
0,34
Betões com Dmáx. =12,7mm
Diâ
met
ro F
inal
[m
m]
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-20
Figura 5-11 – Ensaio de Slump Flow para betões com Dmáx. = 19,1mm
Por análise das figuras 5-10 e 5-11, atesta-se que, para a mesma quantidade de pó, o
diâmetro final aumenta com a quantidade de agregados grossos presentes na mistura,
e que, para a mesma quantidade de agregados grossos, o diâmetro final aumenta com
a diminuição da quantidade de pó, excepção feita ao betão 12,7 -0,16-0,34.
Na figura 5-12 está representada a relação entre a razão volumétrica Grossos/Pó e o
diâmetro final obtido no Slump Flow. Quando se trata de betões com máxima
dimensão dos agregados de 19,1mm o Slump Flow aumenta com o incremento da
razão volumétrica Grossos/Pó. Esse incremento é superior quando se trata de betões
com máxima dimensão do agregado 12,7mm, no entanto, existe um valor máximo
para a razão volumétrica Grossos/Pó, compreendido entre 1,88 e 2,13, a partir da
qual o Slump Flow diminui.
Na figura 5-13 está representada a relação entre o volume da pasta e o diâmetro final
obtido no ensaio Slump Flow. Nos betões com máxima dimensão dos agregados de
19,1mm o Slump Flow diminui com o aumento de pasta presente no betão, o que se
Ensaio de Slump Flow
630
640
650
660
670
680
19,1-
0,19-
0,30
19,1-
0,19-
0,32
19,1-
0,16-
0,30
19,1-
0,16-
0,32
Betões com Dmáx = 19,1mm
Diâ
met
ro F
inal
[m
m]
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-21
justifica pelo facto de o aumento relativo de pó, conduzir a um aumento de pasta, que
por sua vez vai conferir uma maior coesão à mistura, diminuindo a fluidez, e como
consequência, os resultados do Slump Flow são menores.
Figura 5-12 – Relação entre a razão volumétrica Grossos/Pó e o Slump Flow
Figura 5-13 – Relação entre o volume da pasta e o Slump Flow
Para os betões de máxima dimensão dos agregados 12,7mm existe um acréscimo no
valor do Slump Flow quando se passa de um volume de pasta de 0,384m3 para
640
645
650
655
660
665
670
675
680
685
0,380
0,385
0,390
0,395
0,400
0,405
0,410
0,415
0,420
Volume da Pasta [m3]
Slu
mp
Flo
w [
mm
]
Dmáx=12.7mm Dmáx=19.1mm
640
645
650
655
660
665
670
675
680
685
1,40 1,60 1,80 2,00 2,20
Grossos/Pó [m3/m3]
Slu
mp
Flo
w [
mm
]
Dmáx=12.7mm Dmáx=19.1mm
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-22
0,390m3. Este facto pode justificar-se pela circunstância de se utilizar um agregado
mais fino e por isso com uma superfície específica maior, quando comparada com a
superfície do agregado de máxima dimensão 19,1mm, e por isso necessitar de maior
volume de pasta para lubrificar as partículas grossas e facilitar o fluxo. Observa-se
de seguida um ligeiro decréscimo do Slump Flow com o aumento do volume de pasta
até 0,410m3, valor a partir do qual existe claramente uma queda de Slump Flow, o
que se explica pelo aumento de coesão da mistura com o aumento do volume da
pasta.
5.2.2 L Box
Como se referiu anteriormente os resultados do ensaio de L Box, permitem validar e
complementar os resultados obtidos no Slump Flow, no sentido de avaliar a auto-
compactação. O ensaio L Box foi realizado de acordo com o definido no capítulo 4
Materiais usados e ensaios realizados. Na tabela 5-18 apresentam-se os resultados
obtidos no L Box e a sua representação gráfica está patente nas figuras 5 -14 e 5-15.
Tabela 5-18 - Resultados obtidos no ensaio de L Box ( a) Sem segregação ou agregação; b) Muito cascalhudo; c) Com segregação e bloqueio na zona da armadura )
L-Box Amassadura
T50cm [s] T total [s] H1 [mm] H2 [mm] H2/H1 [%]
600-H1 [mm] Observações
12,7-0,19-0,30 1,5 8,5 95 78 82 505 a)
12,7-0,19-0,34 2 13 90 70 78 510 a)
12,7-0,16-0,30 2 16 90 67 74 510 a)
12,7-0,16-0,34 3 17 135 45 33 465 b)
19,1-0,19-0,30 1,5 11 100 75 75 500 a)
19,1-0,19-0,32 2 11,5 105 70 67 495 a)
19,1-0,16-0,30 1,5 11 90 75 83 510 a)
19,1-0,16-0,32 1,5 13 95 65 68 505 b) c)
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-23
Figura 5-14 – Ensaio de L Box para betões com Dmáx. = 12,7mm
Figura 5-15 – Ensaio de L Box para betões com Dmáx. = 19,1mm
Excepção feita ao betão 12,7-0,16-0,34 todos verificam os dois critérios indicados,
isto é, H2/H1 superior a 60% e a diferença 600-H1 superior a 490mm, no entanto o
betão 19,1-0,16-0,32 apresenta segregação e agregação, conduzindo ao bloqueio na
zona das armaduras, como está patente na figura 5-16.
Tendo em conta que se verificou uma situação semelhante no ensaio de Slump Flow,
considera-se que: a realização de betões auto-compactáveis, com volume absoluto de
Ensaio L Box
30
50
70
90
12,7-
0,19-
0,30
12,7-
0,19-
0,34
12,7-
0,16-
0,30
12,7-
0,16-
0,34
Betões com Dmáx. = 12,7mm
H2/
H1
[%]
455
475
495
515
600-
H1
[mm
]
H2/H1 [%] 600-H1 [mm]
Ensaio L Box
60
75
90
19,1-
0,19-
0,30
19,1-
0,19-
0,32
19,1-
0,16-
0,30
19,1-
0,16-
0,32
Betões com Dmáx. = 19,1mm
H2/
H1
[%]
495
505
515
600-
H1
[mm
]
H2/H1 [%] 600-H1 [mm]
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-24
agregados grossos superior a 0,30m3, só é possível com volumes absolutos de pó
superiores a 0,16m3; estes dois betões não são considerados auto-compactáveis.
Figura 5-16 – Bloqueio na zona das armaduras patente no betão 19,1-0,16-0,32
5.2.3 Volume de vazios do betão fresco
O procedimento utilizado na realização deste ensaio está descrito no capítulo 4
Materiais usados e ensaios realizados. Os resultados obtidos na determinação do
volume de vazios presentes num m3 de betão fresco são os apresentados na tabela 5-
19 e figuras 5-17 e 5-18.
Tabela 5-19 – Resultados da determinação do volume de vazios
Betão vv [l/m3]
12,7-0,19-0,30 18
12,7-0,19-0,34 10
12,7-0,16-0,30 11
12,7-0,16-0,34 15
19,1-0,19-0,30 13
19,1-0,19-0,32 10
19,1-0,16-0,30 12
19,1-0,16-0,32 11
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-25
Figura 5-17 – Betão vs. Volume de vazios para betões com Dmáx. = 12,7mm
Figura 5-18 – Betão vs. Volume de vazios para betões com Dmáx. = 19,1mm
Com a determinação do volume de vazios, pode-se avaliar duas coisas distintas. A
resistência, uma vez que será tanto maior quanto menor for o volume de vazios,
considerando a razão água/ligante constante. Este facto está patente na expressão de
Feret (3-3). Em termos de durabilidade, o volume de vazios pode ser um indicador,
no entanto, não se deve esquecer que estes betões utilizam uma grande quantidade de
água e que esta pode ser superior à necessária para a hidratação. E que se isso
0
5
10
15
20
12,7
-0,1
9-0,
30
12,7
-0,1
9-0,
34
12,7
-0,1
6-0,
30
12,7
-0,1
6-0,
34
Betões com Dmáx. = 12,7mm
Vo
lum
e d
e va
zio
s [l
/m3]
0
5
10
15
19,1
-0,1
9-0,
30
19,1
-0,1
9-0,
32
19,1
-0,1
6-0,
30
19,1
-0,1
6-0,
32
Betões com Dmáx. = 19,1mm
Vo
lum
e d
e va
zio
s [l
/m3]
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-26
acontecer o excesso vai evaporar e deixar vazios no seu lugar.
Os volumes de vazios obtidos são bastante baixos, quando comparados com os
preconizados por Okamura (40 a 70 l/m3), pela JSCE (45 l/m3) ou mesmo se
comparados com os indicados na norma 613 do ACI (25 e 20 l/m3 para máxima
dimensão dos agregados 12,7 e 19,1mm, respectivamente). Isto deve-se,
provavelmente, à utilização de cinzas volantes e à qualidade dos agregados usados.
5.3 Ensaios com betão endurecido
5.3.1 Resistência à compressão
Os ensaios de resistência à compressão foram realizados conforme descrito no
capítulo 4 Materiais usados e ensaios realizados. Os resultados dos ensaios de
resistência à compressão realizados sobre provetes cúbicos de 10cm de aresta são os
apresentados nas tabelas 5-20, 5-21 e 5-22..
Tabela 5-20 – Resistências à compressão obtidas em betões com máxima dimensão de agregados 12,7mm (Rc – resistência à compressão; Rcm – resistência à compressão média)
12,7-0,19-0,30 12,7-0,19-0,34 12,7-0,16-0,30 12,7-0,16-0,34 Idade [dias] Rc
[MPa] Rcm
[MPa] Rc
[MPa] Rcm
[MPa] Rc
[MPa] Rcm
[MPa] Rc
[MPa] Rcm
[MPa]
31,0 30,0 22,5 20,3 3
33,3 32,2
31,1 30,6
21,6 22,1
21,8 21,1
38,9 39,2 27,9 27,6 7
39,6 39,3
37,5 38,4
26,5 27,2
27,9 27,8
43,8 45,1 31,2 31,4 14
44,3 44,1
46,8 46,0
30,2 30,7
30,8 31,1
48,8 48,7 33,5 37,7 28
50,1 49,5
52,5 50,6
35,4 34,5
38,0 37,9
55,20 64,10 42,60 45,10 56
57,40 56,3
57,50 60,8
40,90 41,8
45,30 45,2
valores obtidos com 4 dias
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-27
Tabela 5-21 - Resistências à compressão obtidas em betões com máxima dimensão de agregados 19,1mm (Rc – resistência à compressão; Rcm – resistência à compressão média)
19,1-0,19-0,30 19,1-0,19-0,32 19,1-0,16-0,30 19,1-0,16-0,32 Idade [dias] Rc
[MPa] Rcm
[MPa] Rc
[MPa] Rcm
[MPa] Rc
[MPa] Rcm
[MPa] Rc
[MPa] Rcm
[MPa]
29,7 27,0 22,4 22,3 3
28,3 29,0
27,9 27,5
23,0 22,7
21,1 21,7
39,7 38,4 31,1 28,2 7
38,0 38,9
38,2 38,3
29,6 30,4
26,8 27,5
43,5 41,6 35,9 33,0 14
44,8 44,2
43,4 42,5
36,9 36,4
34,9 34,0
54,5 51,8 36,3 37,7 28
53,3 53,9
48,5 50,2
38,0 37,2
40,4 39,1
59,2 54,6 44,8 43,1 56
60,9 60,1
62,2 58,4
43,8 44,3
45,7 44,4
valores obtidos com 4 dias
Tabela 5-22 – Resistências à compressão obtidas com o BNS3 (Rc – resistência à compressão; Rcm – resistência à compressão média)
BNS3 Idade [dias] Rc
[MPa] Rcm
[MPa]
45,6 7
44,2 44,9
55,1 14
56,3 55,7
60,4 28
56,1 58,3
71,8 56
67,4 69,6
Nas figuras 5-19 e 5-20 apresenta-se a representação das resistências à compressão
médias em função da idade. Pode-se verificar que a resistência à compressão média
aumenta com o tempo, com um desenvolvimento conforme esperado. Observando as
figuras 5-19 e 5-20 verifica-se que os betões que contêm mais ligante, possuem
resistências superiores aos outros, e que estas diferenças se acentuam com o tempo.
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-28
A figura 5-19 permite atestar que para betões com máxima dimensão de agregado
12,7mm e independentemente da quantidade de pó, o aumento da quantidade de
agregados grossos conduz a resistências à compressão ligeiramente menores em
idades jovens, mas que a partir dos 14 dias de idade a tendência se inverte.
Figura 5-19 – Resistência à compressão média em função da idade para betões com Dmáx. = 12,7mm
Figura 5-20 – Resistência à compressão média em função da idade para betões com Dmáx. = 19,1mm
Na figura 5-20 verifica-se que para betões com máxima dimensão de agregado
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
0 10 20 30 40 50 60
Idade [dias]
Rcm
[M
Pa]
12,7-0,19-0,30 12,7-0,19-0,34 12,7-0,16-0,30 12,7-0,16-0,34
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
0 10 20 30 40 50 60
Idade [dias]
Rcm
[M
Pa]
19,1-0,19-0,30 19,1-0,19-0,32 19,1-0,16-0,30 19,1-0,16-0,32
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-29
19,1mm e 0,19m3 de pó, o aumento da quantidade de agregados grossos conduz a
resistências à compressão menores, para qualquer idade. Betões com quantidades de
pó de 0,16m3, em idades jovens, tem resistências à compressão maiores quando
possuem uma pequena quantidade de grossos, mas a partir dos 28 dias de idade a
tendência inverte-se.
Para se determinar o intervalo de confiança de 95%, da média, pode-se recorrer à
distribuição de t-Student, pois o número de amostras é menor do que 30:
n
s.tX
n
s.tX
1n,2
n
_
1n,2
n
_
−α
−α +<µ<− ( 5-1 )
Sendo: n
_
X a média da amostra; 1n,
2
t−
α a variável de t-Student, dependente do número
de graus de liberdade (n) e da confiança estatística (1-α); s o desvio padrão da
amostra.
As resistências à compressão, dos betões realizados, apresentam desvios padrões que
variam entre 0,14MPa, para o betão 12,7-0,16-0,34 aos 56 dias e 5,37MPa, para o
betão 19,1-0,19-0,32 aos 56 dias. Substituindo, na expressão 5-1, os valores para
obter o intervalo de confiança de 95%, obtém-se:
26,1X26,1X2
14,0.706,12X
2
14,0.706,12X n
_
n
_
n
_
n
_
+<µ<−⇔+<µ<− , para o desvio
padrão mínimo, e
25,48X25,48X2
37,5.706,12X
2
37,5.706,12X n
_
n
_
n
_
n
_
+<µ<−⇔+<µ<− para o
desvio padrão máximo.
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-30
Significa isto que o valor das médias, com 95% de confiança estatística, das
resistência à compressão apresentadas para cada um dos betões e idades, podem
variar de ±1,26MPa a ±48,25MPa.
Tendo em atenção que as diferenças de resistências médias apresentadas, para betões
com o mesmo volume de pó, são muito próximas, independentemente do volume e
da máxima dimensão dos agregados, os valores obtidos são influenciados pela
dispersão dos resultados deste tipo de ensaio. Este erro é tanto mais significativo
quanto menor for o número de amostras, e neste estudo apenas se usaram 2 amostras.
Para estimar a resistência máxima, à compressão, que os betões conseguem alcançar
utilizou-se a expressão proposta por Jalali [Jalali et al., 1997]:
[ ])tkexp(1RR nimáxi ×−−×= ( 5-2 )
Sendo: Ri a resistência média do betão na idade ti; Rmáx a resistência máxima do
betão; k e n parâmetros de ajuste que dependem da morfologia dos produtos de
hidratação e condições de cura.
Uma vez que a expressão faz depender a resistência da resistência máxima, então
parece razoável que se agrupem os betões com 0,16m3 de pó num grupo e os betões
com 0,19m3 de pó noutro, uma vez que as resistências máximas a atingir serão
diferentes.
Fazendo o ajuste destes dois grupos de dados com recurso ao método dos mínimos
quadrados através de um programa de regressão não linear, obtêm-se os valores
apresentados na tabela 5-22. Na figura 5-21 apresenta-se a representação gráfica do
ajuste dos dados à expressão proposta por Jalali.
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-31
Tabela 5-23 – Resultados do ajuste dos dados à expressão proposta por Jalali
Betão c/ 0,16m3 de pó c/ 0,19m3 de pó
Rmáx 59,7 73,3
K 0,302 0,333
N 0,364 0,391
ΣΣΣΣe2 57,8 46,0
É interessante referir que a resistência à compressão dos betões com 0,16 e 0,19m3
de pó consegue ser explicada, independentemente da máxima dimensão dos
agregados e volume de agregados grossos. O que indica que quantidade de pó é
determinante na resistência à compressão destes betões.
Figura 5-21 – Ajuste dos dados à curva proposta por Jalali
5.3.2 Homogeneidade e acabamento das superfície
Alguns dos provetes obtidos foram fotografados por forma a se poder observar o
aspecto macroscópico do betão. Nas figura 5-21 a 5-24 apresentam-se fotografias
dos 8 betões realizados.
0
10
20
30
40
50
60
70
0 10 20 30 40 50 60
Idade [dias]
Ri [
MP
a]
--- 0,16m3 de pó --- 0,19m3 de pó
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-32
Figura 5-22 – Fotografias dos betões 12,7-0,19-0,30 e 12,7-0,19-0,34 com a idade de 28 dias
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-33
Figura 5-23 – Fotografias dos betões 12,7-0,16-0,30 e 12,7-0,16-0,34 com a idade de 28 dias
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-34
Figura 5-24 – Fotografias dos betões 19,1-0,19-0,30 e 19,1-0,19-0,32 com a idade de 28 dias
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-35
Figura 5-25 – Fotografias dos betões 19,1-0,16-0,30 e 19,1-0,16-0,32 com a idade de 28 dias
Da análise das superfícies dos cubos ressalta o seguinte: as superfícies dos provetes,
em contacto com a cofragem, apresentam-se lisas e com excelente acabamento,
praticamente sem poros visíveis. A análise da superfície de rotura indica que a
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-36
distribuição dos agregados é uniforme, não apresentando sinais de segregação. A
rotura dos cubos ocorreu da forma habitualmente observada para cubos de betão
normal.
O betão 12,7-0,16-0,34, apesar de ter apresentado alguma segregação durante a
realização do Slump Flow e da L Box, não apresenta o mesmo na imagem. Enquanto
na imagem do betão 19,1-0,16-0,32 pode-se ver alguma agregação dos agregados
grossos.
Com a intenção de comparar o aspecto final da superfície em contacto com a
cofragem do betão normal (BNS3) com o do betão auto-compactável realizaram-se
duas fotografias que se apresentam nas figuras 5-26 e 5-27. Donde se verifica que o
aspecto da superfície em contacto com a cofragem é bastante mais homogéneo no
betão auto-compactável do que no betão normal.
Figura 5-26 – Superfície de contacto com a cofragem do BNS3 e do BAC 19,1-0,19-0,32
BNS3 BAC
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-37
Figura 5-27 – Superfície de contacto com a cofragem do BNS3 e do BAC 19,1-0,19-0,30
Verifica-se que o tamanho das bolhas de ar que ficam ocluídas entre a cofragem e a
massa de betão é muito maior no betão normal do que no betão auto-compactável.
5.3.3 Interface pasta/material granular
Depois de ensaiados à compressão, os provetes de betão apresentaram em alguns
casos o destacamento de agregados grossos. Este destacamento dos agregados
grossos deixa perfeitamente visível a interface entre a pasta e o material granular.
Desta forma, a comparação qualitativa, do aspecto desta interface entre o BAC e o
BNS3 pode realizar-se.
Neste sentido realizaram-se fotografias e analisaram-se as imagens que põe em
destaque este aspecto. Apresentam-se nas figuras 5-28 e 5-29 o aspecto da interface
entre a pasta ligante e o material granular do BAC e nas figuras 5-30 e 5-31 o mesmo
BAC BNS3
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-38
aspecto do BNS3. Todas as fotografias têm a mesma escala.
Figura 5-28 – Interface entre a pasta e o material granular no BAC 12,7-0,19-0,30
Figura 5-29 – Interface entre a pasta e o material granular no BAC 19,1-0,19-0,32
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-39
Figura 5-30 – Interface entre a pasta e o material granular no BNS3
Figura 5-31 – Interface entre a pasta e o material granular no BNS3
Resultados e análise de resultados
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 5-40
Da análise das figuras anteriores ressalta que as bolhas de ar presentes na interface
entre a pasta e o material granular do BAC são de muito menor dimensão do que as
do BNS3. Parece no entanto que o número de bolhas de ar, no BAC, é superior ao
do BNS3.
É necessário frisar convenientemente que esta análise é somente qualitativa, e que
teria interesse estudar quantitativamente este aspecto, contudo, a análise realizada
apresenta bons indicadores para o betão auto-compactável.
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-1
6. AVALIAÇÃO DO MÉTODO DE COMPOSIÇÃO PROPOSTO 6-3
6.1 PREVISÃO DA COMPACIDADE 6-3
6.2 QUANTIFICAÇÃO DO LIGANTE 6-6
6.3 DOSAGEM DOS ADJUVANTES 6-9
6.4 AVALIAÇÃO DOS PARÂMETROS F E G 6-10
6.5 VOLUME DE VAZIOS 6-19
6.6 ÁGUA DE AMASSADURA 6-20
6.7 OUTRAS RELAÇÕES 6-20
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-2
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-3
6. Avaliação do método de composição proposto
Com base nos resultados obtidos nos ensaios de avaliação da auto-compactação, isto
é, Slump Flow e L Box, seleccionaram-se 6 betões que se consideram auto-
compactáveis. Com estes, pretende-se realizar a aferição do método de composição
proposto para betões auto-compactáveis. Os betões 12,7-0,16-0,34 e 19,1-0,16-0,32
não foram considerados uma vez que o primeiro não satisfaz os critérios do ensaio da
L Box e o segundo apresenta segregação e agregação (ver capítulo 5).
6.1 Previsão da compacidade
Para a realização das amassaduras, o índice de vazios foi determinado por estimativa
da quantidade de água, adjuvante e volume de vazios. Estimativa essa que foi
realizada por sucessivas amassaduras até ser determinada a quantidade de água
aparentemente correcta. Deste modo obtém-se o valor do índice de vazios, no
entanto este processo é bastante trabalhoso e obriga a sucessivas amassaduras
experimentais, daí se propor que a estimativa do índice de vazios se realize através
da expressão de Faury.
Para a estimativa do índice de vazios no caso do betão auto-compactável, através da
expressão de Faury (3-2), é necessário definir os parâmetros K e K’. Relativamente
ao parâmetro K’ Faury prevê a condição de não existência de meios de compactação
[Lourenço, 1995], que se considera ser o caso do betão auto-compactável, por isso
seguindo a teoria de Faury, K’ será considerado igual a 0,004.
Para a definição do parâmetro K, sabido o índice de vazios do betão, determinado do
modo descrito anteriormente, basta que se resolva a expressão de Faury e se
determine o K. Na tabela 6-1 estão apresentados os valores do índice de vazios de
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-4
cada um dos betões auto-compactáveis e os respectivos parâmetros K’ e K,
determinados da forma exposta.
Tabela 6-1 – Índices de vazios e parâmetros K’ e K
água adj. vv K Betões
[m3] [m3] [m3]
I =
água + adj. + vv
K' K Média Desvio
padrão
12,7-0,19-0,30 0,189 0,007 0,030 0,226 0,004 0,35
12,7-0,19-0,34 0,190 0,007 0,025 0,222 0,004 0,34
12,7-0,16-0,30 0,192 0,006 0,028 0,226 0,004 0,35
0,35 0,0038
19,1-0,19-0,30 0,190 0,007 0,029 0,226 0,004 0,38
19,1-0,19-0,32 0,188 0,007 0,027 0,222 0,004 0,37
19,1-0,16-0,30 0,190 0,006 0,026 0,222 0,004 0,37
0,37 0,0021
Pode-se determinar o intervalo de confiança para 95%, do valor de K para os betões
com máxima dimensão do agregado de 12,7mm e 19,1mm. Para isso recorre-se à
distribuição t-Student, pois o número da amostra é inferior a 30 (5-1):
36,034,03
0038,0.303,435,0
3
0038,0.303,435,0 <µ<⇔+<µ<− , para betões com
máxima dimensão 12,7mm,
38,036,03
0021,0.303,437,0
3
0021,0.303,437,0 <µ<⇔+<µ<− , para betões com
máxima dimensão 19,1mm.
Verifica-se que a dispersão dos valores é muito pequena, e que todos os valores de K
se encontram nos intervalos de confiança de 95%. Deste modo os valores médios de
K podem ser usados na determinação do índice de vazios.
Nas figuras 6-1 e 6-2 estão representados os valores de K para cada betão, em função
da máxima dimensão dos agregados.
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-5
Figura 6-1 – Parâmetro K para Dmáx. = 12,7mm
Figura 6-2 – Parâmetro K para Dmáx. = 19,1mm
Pode-se concluir que, nas condições do presente estudo (areias roladas, agregados
grossos britados e dosagem forte de superplastificante), o K toma o valor de 0,35
para betões com máxima dimensão igual a 12,7mm e será igual a 0,37 para betões
com máxima dimensão igual a 19,1mm.
Repare-se que o valor de K depende também da máxima dimensão do agregado, o
que não se previa na expressão de Faury (ver capítulo 3). E que a variação do valor
de K, em função da máxima dimensão do agregado, conduz a que o índice de vazios,
independentemente da máxima dimensão do agregado, seja praticamente constante e
igual a 0,224±0,002.
0,35
0,34
0,36
0,38
12,7-0,19-0,30 12,7-0,19-0,34 12,7-0,16-0,30
BetõesK
K Média de K
0,37
0,34
0,36
0,38
19,1-0,19-0,30 19,1-0,19-0,32 19,1-0,16-0,30
Betões
K
K Média de K
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-6
6.2 Quantificação do ligante
Num betão auto-compactável as necessidades de pó, conseguido na sua maioria com
recurso ao ligante, para a obtenção da auto-compactação são, na maioria dos casos,
sempre que as resistências exigidas não sejam muito elevadas, as grandes definidoras
da quantidade de ligante.
Figura 6-3 –Percentagem de cimento mais adições vs. volume de pó
Na figura 6-3 apresenta-se a relação entre o volume de pó e a percentagem de
cimento mais adições, para os 6 betões considerados auto-compactáveis. Como se
pode ver para a obtenção dos volumes de pó mínimo e máximo preconizados pela
JSCE, 0,16 e 0,19m3, respectivamente, é necessário que a Pc+s esteja compreendida,
aproximadamente, entre 18,7 e 22,5%.
A relação entre o volume de pó e a percentagem de cimento mais adições é
influenciada pelo tipo e granulometria dos agregados finos usados.
Quando se pretender determinar a quantidade de ligante necessária à obtenção de
18,5
19
19,5
20
20,5
21
21,5
22
22,5
23
0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20
Volume de pó [m3]
Pc+
s [%
]
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-7
uma dada resistência, a expressão de Feret (3-3), habitualmente usada para betões
normais, não se adapta correctamente ao betão auto-compactável, como se pode
verificar através da figura 6-4 e respectiva tabela 6-2, onde são apresentadas as rectas
de regressão linear e os respectivos coeficientes de determinação, com valores
relativamente baixos.
Figura 6-4 – Resistência à compressão vs. quadrado da compacidade da pasta ligante
Tabela 6-2 – Relação entre a resistência à compressão em MPa e a compacidade da pasta ligante
Idade [dias] Rc =k. γγγγ2 R2
3 Rc = 149,01γ2 0,75
7 Rc = 193,03γ2 0,82
14 Rc = 222,56γ2 0,81
28 Rc = 254,44γ2 0,80
56 Rc = 296,41γ2 0,82
Realizou-se um ajuste do tipo nj,ij,c kf γ×= e verificou-se que o valor de n
aproximadamente igual a 3 era o que conduzia a melhores coeficientes de
determinação.
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
0,150 0,160 0,170 0,180 0,190 0,200
γγγγ2222
Rc
[MP
a]
3 dias 7 dias 14 dias 28 dias 56 dias
Linear (3 dias) Linear (7 dias) Linear (14 dias) Linear (28 dias) Linear (56 dias)
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-8
Propõe-se, por isso, o uso de uma expressão semelhante à de Feret, mas em que a
compacidade da pasta ligante esteja elevada ao cubo, ou seja:
3j,ij,c kf γ×=
( 6-1 )
Sendo: j,cf o valor da tensão de rotura do betão à compressão, em MPa, aos j dias de
idade; j,ik um parâmetro determinado função das características do ligante usado e
da idade; γ a compacidade da pasta ligante enquanto fresca definida analiticamente
como I+ν
ν=γ sendo ν o volume absoluto de ligante e I o índice de vazios.
Na figura 6-5 estão representadas as rectas de regressão que conduziram à expressão
6-1. Na tabela 6-3 apresentam-se os valores das expressões de regressão linear e os
respectivos quadrados do coeficiente de correlação. Os valores de j,ik são os
declives das diversas rectas.
Figura 6-5 – Resistência à compressão vs. cubo da compacidade da pasta ligante
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
0,055 0,060 0,065 0,070 0,075 0,080 0,085 0,090
γγγγ3333
Rc
[MP
a]
3 dias 7 dias 14 dias 28 dias 56 dias
Linear (3 dias) Linear (7 dias) Linear (14 dias) Linear (28 dias) Linear (56 dias)
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-9
Tabela 6-3 – Relação entre a resistência à compressão em MPa e a compacidade da pasta ligante
Idade [dias] Rc =k. γγγγ3 R2
3 Rc = 353,98γ3 0,84
7 Rc = 458,68γ3 0,94
14 Rc = 528,59γ3 0,90
28 Rc = 604,67γ3 0,92
56 Rc = 704,05γ3 0,92
Os valores de j,ik podem ser relacionados com a idade do betão. Esta relação
apresenta-se na figura 6-6.
Figura 6-6 – Parâmetro kij vs. idade do betão
É de referir que o parâmetro j,ik depende do tipo de ligante utilizado, logo os valores
apontados para ele são válidos para misturas de 70% de cimento e 30% de cinzas
volantes do tipo das utilizadas.
6.3 Dosagem dos adjuvantes
Como se referiu no capítulo 3 Proposta de novo método de composição de betões
y = 283,84x0,2291
R2 = 0,9905
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 10 20 30 40 50 60
Idade [dias]
Kij
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-10
auto-compactáveis poderá existir interesse em realizar alguns ensaios em pastas para
aferir do efeito do adjuvante sobre o ligante e a sua dosagem óptima.
Neste trabalho realizaram-se alguns ensaios em pastas, conforme apresentado no
capítulo 5 Resultados e análise de resultados, e dos resultados obtidos, relativamente
à dosagem de superplastificante da família dos carboxilatos, conclui-se que a
dosagem de superplastificante entre 0,5% e 2,0%, parece ser adequada para a
obtenção de betões auto compactáveis, uma vez que a estes valores correspondem a
fluidez máxima e a deformabilidade máxima, respectivamente.
6.4 Avaliação dos parâmetros F e G
Como se preconiza no capítulo 3 Proposta de novo método de composição de betões
auto-compactáveis, o parâmetro F será função da quantidade de pó. Como já se
referiu atrás, no ponto 6.2 Quantificação de ligante, a quantidade de pó pode
expressar-se em função da percentagem de cimento mais adições, presente na
mistura. Por esta razão o valor de F é avaliado em função da percentagem de
cimento mais adições e da máxima dimensão dos agregados.
Na figura 6-7 visualiza-se a relação entre a percentagem de cimento mais adições e F
para a máxima dimensão 12,7mm e 19,1mm e na tabela 6-4 apresenta-se as
regressões lineares e os respectivos coeficientes de determinação.
Da análise da figura verifica-se que o parâmetro F é tanto maior quanto menor for a
percentagem de cimento mais adições. O parâmetro F conduz a um aumento das
fracções finas dos agregados quando existem menores quantidades de ligante, para
que haja uma camada lubrificante, isto é pasta, capaz de reduzir as tensões internas
devidas à colisão entre partículas dos agregados grossos, responsáveis pela obstrução
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-11
do fluxo.
Figura 6-7 – Aferição do parâmetro F.
Tabela 6-4 – Relação entre o parâmetro F e a percentagem de cimento mais adições
Dmáx [mm] F =a . Pc+s + b R2
12,7 F = -1,1261 . Pc+s + 21,282 0,9994
19,1 F = -1,0953 . Pc+s + 20,59 0,9994
Observa-se ainda que as duas rectas de regressão linear são praticamente
coincidentes, daí se concluir que o parâmetro F praticamente não varia com a
máxima dimensão dos agregados.
Assim sendo, pode-se realizar a regressão linear entre a percentagem de cimento
mais adições e o parâmetro F, independentemente da máxima dimensão:
924.20P1101.1F sc +×−= + (R2 = 1.00) ( 6-2 )
Sendo: F o parâmetro da curva de referência proposta para betões auto-compactáveis;
Pc+s percentagem de cimento mais adições em %. O ajuste com um coeficiente de
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
18,0 18,5 19,0 19,5 20,0 20,5 21,0 21,5 22,0 22,5 23,0 23,5
Percentagem de cimento + adições [%]
Par
âmet
ro F
Dmáx. = 12,7mm Dmáx. = 19,1mm
Linear (Dmáx. = 12,7mm) Linear (Dmáx. = 19,1mm)
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-12
determinação (R2) igual a 1, mostra que a expressão 6-2 explica bem os dados.
Através da expressão 6-2 obtém-se o parâmetro F da curva de referência proposta
para betões auto-compactáveis.
Na tabela 6-5 estão apresentados os valores de F utilizados no estudo de composição
e os estimados através da expressão 6-2.
Tabela 6-5 – Valores de F, reais e previstos através da expressão 6-2
F Amassadura pc+s [%]
Real Previsto (6-2)
12,7-0,19-0,30 22,5 -4 -4,1
12,7-0,19-0,34 22,4 -4 -3,9
12,7-0,16-0,30 18,9 0 -0,1
19,1-0,19-0,30 22,5 -4 -4,1
19,1-0,19-0,32 22,4 -4 -3,9
19,1-0,16-0,30 18,8 0 0,1
Por observação da figura 6-8, onde estão representadas as curvas de referência p(d)
dos betões realizados, verifica-se que p(0.074) tem sempre o mesmo valor,
independentemente da máxima dimensão do agregado, do volume absoluto de
agregados grossos e do volume absoluto de pó. Daqui se conclui que o parâmetro F,
tem como função transformar p(0.074) numa constante de valor aproximadamente
igual a 18.5%.
Nas figuras 6-9 e 6-10 apresentam-se as curvas de referência para o conjunto de
agregados, p’(d), utilizadas na realização dos diferentes betões. Verifica-se que para
betões com máxima dimensão 12,7mm as curvas de referência tem um ponto de
quebra bem nítido na malha de 4,76mm e que para betões com máxima dimensão
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-13
19,1mm a quebra não é tão acentuada, sendo por isso uma curva granulométrica
muito mais contínua.
Figura 6-8 – Curvas de referência p(d) dos 6 betões considerados auto-compactáveis
Figura 6-9 – Curvas de referência p’(d) para betões com Dmáx. = 12,7mm
0
20
40
60
80
100
0,07
40,
149
0,29
70,
591,
192,
384,
769,
5212
,719
,125
,4
Malhas [mm]
Pas
sad
os
[%]
19,1-0,19-0,30 19,1-0,16-0,30 19,1-0,19-0,32
12,7-0,16-0,30 12,7-0,19-0,34 12,7-0,19-0,30
-20,0
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
0,07
40,
149
0,29
70,
591,
192,
384,
769,
5212
,719
,125
,4
Malhas [mm]
Pas
sad
os
[%]
12,7-0,16-0,30 12,7-0,19-0,34 12,7-0,19-0,30
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-14
Figura 6-10 – Curvas de referência p’(d) para betões com Dmáx. = 19,1mm
No capítulo 3 Proposta de novo método de composição de betões auto -compactáveis,
indicou-se que o parâmetro G depende da máxima dimensão do agregado e que
influencia a quantidade de grossos presentes na mistura.
Na figura 6-11 apresenta-se o volume absoluto de agregados grossos em função do
parâmetro G e da máxima dimensão dos agregados, e na tabela 6-6 as regressões
lineares e respectivos coeficientes de determinação. Daqui se verifica que G é
inversamente proporcional ao volume absoluto de agregados grossos, ou seja, quanto
menor for o parâmetro G maior será o volume absoluto de grossos presente na
mistura.
-20,0
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
0,074
0,149
0,297 0,5
91,1
92,3
84,7
69,5
212
,719
,125
,4
Malhas [mm]
Pas
sad
os
[%]
19,1-0,16-0,30 19,1-0,19-0,32 19,1-0,19-0,30
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-15
Figura 6-11 – Aferição do parâmetro G
Tabela 6-6 – Relação entre o parâmetro G e o volume absoluto de grossos (m3)
Dmáx [mm] Grossos =a. G + b R2
12,7 Grossos = -0,0067.G + 0,3000 1,00
19,1 Grossos = -0,0054.G + 0,2977 0,94
Figura 6-12 – Influência do volume de pasta no parâmetro G
Repare-se na figura 6-12. Os betões 12,7-0,19-0,34 e 12,7-0,16-0,34 têm o mesmo
0,29
0,30
0,31
0,32
0,33
0,34
0,35
-7,00 -6,00 -5,00 -4,00 -3,00 -2,00 -1,00 0,00 1,00Parâmetro G
Gro
sso
s [m
3 ]
Dmáx. = 12,7mm Dmáx. = 19,1mm
Linear (Dmáx. = 12,7mm) Linear (Dmáx. = 19,1mm)G
= 0G
= -
6
G =
0
G =
-6
G =
-3
G =
0
G=
-4
G =
-1
0,65
0,70
0,75
0,80
0,85
0,90
12,7
-0,1
9-0,
30
12,7
-0,1
9-0,
34
12,7
-0,1
6-0,
30
12,7
-0,1
6-0,
34
19,1
-0,1
9-0,
30
19,1
-0,1
9-0,
32
19,1
-0,1
6-0,
30
19,1
-0,1
6-0,
32
Betões
Gro
sso
s/P
asta
[m
3 /m3 ]
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-16
volume absoluto de grossos (0,34m3), e o mesmo parâmetro G (-6), no entanto o
segundo não passou nos ensaios de avaliação de auto-compactação, isto porque tem
uma relação grossos/pasta muito elevada. Daqui se conclui que é necessário ter em
conta a quantidade de pasta na estimativa do parâmetro G. Relativamente aos betões
realizados com máxima dimensão dos agregados de 19,1mm o fenómeno é em tudo
semelhante.
A quantidade de agregados grossos presentes na mistura é limitada pela quantidade
de pasta disponível, sendo que a partir de um limite passa a existir obstrução do
fluxo. Assim sendo parece evidente que G não depende somente da máxima
dimensão do agregado, mas também da quantidade de pasta disponível na mistura.
Sendo o volume da pasta a soma do volume da parte não sólida, isto é, o índice de
vazios, e do volume de ligante. Uma forma de representar o volume de pasta na
mistura é através do parâmetro F, que se relaciona com a percentagem de cimento
mais adições, e do índice de vazios (I). A escolha destas variáveis tem por princípio
assumir os parâmetros sem necessidade de cálculo de outros parâmetros ou relações
intermédias, ou seja, utilizar aqueles que já foram determinados.
A estimativa do valor de G deve também ter em atenção os valores que se pretendem
obter no ensaio de Slump Flow e L Box, isto é, a auto-compactação pretendida. Pelo
exposto, pode-se dizer que o parâmetro G é função da dimensão máxima dos
agregados, do parâmetro F, do índice de vazios e da medida de auto-compactação
pretendida, que pode ser avaliada através do Slump Flow e do L Box.
Nesse sentido podem-se definir três regressões lineares, em que a variável
dependente é o parâmetro G e as independentes são a Dmáx., o F, o I e o Dfinal, ou o
H2/H1 ou 600-H1, que se pretende obter no ensaio de Slump Flow, ou L Box,
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-17
respectivamente. As expressões obtidas com Dmáx. em mm, Slump Flow em mm,
H2/H1 em % e 600-H1 em mm são:
Slumpflow137,0I923,454F279,1D146,0952,7G .máx −++−−=(R2 = 0,97) ( 6-3 )
12.máx HH142,0I875F581,0D301,0923,211G ++++−= (R2 = 0,90) ( 6-4 )
( )1.máx H60005,0I250,906F594,0D293,0158,233G −++++−= (R2 = 0,81) ( 6-5 )
Uma vez que tanto expressão 6-4 como a 6-5 têm uma variável resultante do ensaio
do L Box e como a 6-5 tem um coeficiente de determinação inferior, parece aceitável
que esta se despreze e somente se utilize a 6-4.
Utilizando as expressões 6-3 e 6-4 e definidos os valores que se pretendem obter nos
ensaio do Slump Flow e L Box, pode-se definir um intervalo para o parâmetro G,
sendo que valores de G inferiores ao obtido através da expressão 6-3 conduzem a
valores de Slump Flow superiores ao pretendido, e valores de G superiores ao obtido
através da expressão 6-4 conduzem a valores de H2/H1 superiores ao pretendido.
Apresentam-se na tabela 6-7 os valores de G para várias condições.
A título de exemplo: num betão com máxima dimensão dos agregados 12,7mm,
percentagem de cimento mais adições igual a 18,5%, que conduz a um F igual a 0,45,
um índice de vazios igual a 0,226, que se pretenda um Slump Flow à volta de 660mm
e H2/H1 aproximadamente 80% o parâmetro G pode variar entre 1,27 e 3,16, sendo
que, um valor superior a 1,27 conduz a H2/H1 ≥ 80% e um valor inferior a 3,16
conduz a Slump Flow ≥ 660mm.
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-18
Tabela 6-7 – Exemplo de valores a atribuir a G
Dmáx. [mm] I Pc+s
[%] F Slump Flow [mm]
H2/H1 [%] G Expressão
660 -- 3,2 6-3 18,5 0,45
-- 80 1,3 6.4
660 -- -2,6 6-3 12,7 0,226
22,5 -4,06 -- 80 -1,4 6.4
660 -- -0,1 6-3 18,5 0,45
-- 80 -1,2 6.4
660 -- -5,8 6-3 19,1 0,221
22,5 -4,06 -- 80 -3,8 6.4
Na tabela 6-8 apresentam-se os resultados obtidos nos betões realizados e o valor de
G estimado pelas expressões 6-3 e 6-4.
Tabela 6-8 - Valores de G, reais e previstos através das expressões 6 -3 e 6-4
G Amassadura Dmáx
[mm] F real I Slump Flow [mm]
H2/H1 [%] Real Previsto
(6-3) Previsto
(6-4)
12,7-0,19-0,30 12,7 -4 0,226 642 82 0 -0,1 -1,0
12,7-0,19-0,34 12,7 -4 0,222 673 78 -6 -6,1 -5,1
12,7-0,16-0,30 12,7 0 0,226 675 74 0 0,5 0,2
12,7-0,16-0,34 12,7 0 0,222 661 33 -6 0,6 -9,2
19,1-0,19-0,30 19,1 -4 0,226 643 75 -1 -1,1 -0,1
19,1-0,19-0,32 19,1 -4 0,222 645 67 -4 -3,2 -4,8
19,1-0,16-0,30 19,1 0 0,222 661 83 0 -0,3 -0,1
19,1-0,16-0,32 19,1 0 0,220 679 68 -3 -3,7 -4,0
O parâmetro G real dos betões 12,7-0,16-0,30 e 19,1-0,16-0,30 não se encontra no
intervalo previsto pelas equações 6-3 e 6-4, no entanto os valores são muito
aproximados.
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-19
O betão 12,7-0,16-0,34 não satisfez o critério da L Box com G igual a –6. Se a
estimativa de G for realizada com a pretensão de obter 660mm no Slump Flow e 80%
na L Box, valores médios dos critérios, então a previsão de G seria 0,8 e –2,5 para a
equação 6-3 e 6-4 respectivamente. Entende-se deste modo a razão deste betão não
satisfazer os critérios da auto-compactação. Tem excesso de grossos.
O betão 19,1-0,16-0,32 não foi considerado auto-compactável por apresentar alguma
segregação e agregação. Se for realizada uma estimativa semelhante à proposta para
o betão 12,7-0,16-0,34, esta conduz a valores de G iguais a –1,1 e –2,3 quando
utilizada a equação 6-3 e 6-4 respectivamente. O parâmetro G utilizado foi –3, pelo
que é possível que com a utilização de um valor de G maior se conseguisse a
eliminação da segregação.
6.5 Volume de vazios
Os valores dos volumes de vazios obtidos no betão fresco variaram entre 10 e 18 l/m3
para betões com a máxima dimensão dos agregados 12,7mm e entre 10 e 13 l/m3
para betões com a máxima dimensão dos agregados 19,1mm.
Tendo em atenção os resultados obtidos e apresentados, os volumes de vazios
preconizados por Okamura e pela JSCE, 40 a 70 e 45l/m3, respectivamente, parecem
algo excessivos.
Neste sentido, e tendo em conta o profundo enraizamento, entre nós, dos valores
indicados na norma 613 do ACI, sugere-se a utilização dos volumes de vazios nela
indicados, isto é, 25 e 20 l/m3 para máxima dimensão dos agregados 12,7 e 19,1mm,
respectivamente. Contudo recomenda-se que em amassaduras experimentais sejam
determinados os volumes de vazios através de um aerómetro e que seja rectificado o
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-20
estudo de composição com base nos valores obtidos.
6.6 Água de amassadura
Estimado que foi o índice de vazios (I), o volume de vazios (vv) e o volume de
adjuvante (adj) e sabendo que o índice de vazios é parte do betão composta por
líquidos e ar, a água de amassadura (a) será obtida:
adjvIa v −−= ( 6-6 )
O adjuvante, se for liquido, será considerado na sua totalidade, por a sua parte sólida
ser pequena.
6.7 Outras relações
Com base nos 8 betões realizados podem-se determinar várias relações, que poderão
ser indicadoras da capacidade de auto-compactação de uma composição. O
objectivo é ter indicações que assegurem que a composição estudada é auto-
compactável, antes de fazer a amassadura. Todos os valores das relações que são
estudadas indicam-se no quadro 6-9.
Tabela 6-9 – Relações indicadoras da auto-compactação
Amassadura Volume da pasta [m3]
Argamassa/Agregados [m3/m3]
Grossos/Pasta [m3/m3]
Grossos/Pó m3/m3]
12,7-0,19-0,30 0,416 1,15 0,72 1,58
12,7-0,19-0,34 0,410 1,09 0,83 1,79
12,7-0,16-0,30 0,390 1,09 0,77 1,88
12,7-0,16-0,34 0,384 1,02 0,89 2,13
19,1-0,19-0,30 0,416 1,15 0,72 1,58
19,1-0,19-0,32 0,411 1,11 0,78 1,68
19,1-0,16-0,30 0,386 1,09 0,78 1,88
19,1-0,16-0,32 0,383 1,05 0,84 2,00
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-21
A fim de se poder estudar o efeito do volume da pasta e da razão volumétrica
argamassa/agregados apresentam-se as figuras 6-13 e 6-14, que foram elaboradas a
partir das composições estudadas. Estas figuras demonstram que tanto o volume de
pasta como a razão volumétrica argamassa/agregados, necessários para a obtenção de
um betão auto-compactável, tem uma exigência mínima, sem a qual a obtenção do
betão auto-compactável fica comprometida.
Figura 6-13 – Betões vs. volume da pasta
Figura 6-14 – Betões vs. argamassa/agregados
0,370
0,385
0,400
0,415
0,430
12,7
-0,1
9-0,
30
12,7
-0,1
9-0,
34
12,7
-0,1
6-0,
30
12,7
-0,1
6-0,
34
19,1
-0,1
9-0,
30
19,1
-0,1
9-0,
32
19,1
-0,1
6-0,
30
19,1
-0,1
6-0,
32
Betões
Vo
lum
e d
a p
asta
[m
3 ]
0,85
0,90
0,95
1,00
1,05
1,10
1,15
1,20
12,7
-0,1
9-0,
30
12,7
-0,1
9-0,
34
12,7
-0,1
6-0,
30
12,7
-0,1
6-0,
34
19,1
-0,1
9-0,
30
19,1
-0,1
9-0,
32
19,1
-0,1
6-0,
30
19,1
-0,1
6-0,
32
Betões
Arg
amas
sa/A
gre
gad
os
[m3 /m
3 ]
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-22
É de notar que para volume de pasta inferior a 0,386 m3, aparentemente, não é
possível obter um betão auto-compactável, uma vez que os betões representados por
barras vermelhas não satisfizeram os requisitos dos betões auto-compactáveis. No
caso da razão volumétrica argamassa/agregados também se nota um valor de 1,05 a
partir do qual a obtenção de betão auto-compactável fica comprometida.
Nas figuras 6-15 e 6-16 apresentam-se a razão volumétrica grossos/pasta e
grossos/pó para cada uma das composições estudadas. Verifica-se que existe um
valor máximo da razão volumétrica grossos/pasta e grossos/pó, respectivamente 0,83
e 1,88, a partir do qual a obtenção de betões auto-compactáveis não é possível, e que
esse máximo eventualmente será dependente da máxima dimensão dos agregados.
Figura 6-15 – Betões vs. grossos/pasta
Pelo exposto pode-se considerar que o volume da pasta, a razão argamassa/
agregados, a razão grossos/pasta e a razão grossos/pó são aferidores da capacidade de
auto-compactação, daí que tem interesse verificar se estes valores tem alguma
relação com os parâmetros F e G.
0,65
0,70
0,75
0,80
0,85
0,90
12,7
-0,1
9-0,
30
12,7
-0,1
9-0,
34
12,7
-0,1
6-0,
30
12,7
-0,1
6-0,
34
19,1
-0,1
9-0,
30
19,1
-0,1
9-0,
32
19,1
-0,1
6-0,
30
19,1
-0,1
6-0,
32
Betões
Gro
sso
s/P
asta
[m
3 /m3 ]
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-23
Figura 6-16 – Betões vs. grossos/pó
Nas figuras 6-17 a 6-20 apresentam-se estas relações. Foram realizadas as várias
regressões lineares, no entanto só se apresentam as regressões que têm um
coeficiente de determinação superior a 0,85.
Da figura 6-17, ressalta, conforme esperado, que existe uma correlação forte entre o
parâmetro F e o volume da pasta. Quanto maior for o F menor é o volume da pasta.
Figura 6-17 – Relação entre os parâmetros F e G e o volume da pasta
1,40
1,60
1,80
2,00
2,20
12,7
-0,1
9-0,
30
12,7
-0,1
9-0,
34
12,7
-0,1
6-0,
30
12,7
-0,1
6-0,
34
19,1
-0,1
9-0,
30
19,1
-0,1
9-0,
32
19,1
-0,1
6-0,
30
19,1
-0,1
6-0,
32
Betões
Gro
sso
s/P
ó [
m3 /m
3 ]
Linear (F)y = -0,0063x + 0,388
R2 = 0,9564
0,38
0,39
0,40
0,41
0,42
-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1
Parâmetro F ou G
Vo
lum
e d
a p
asta
[m
3 ]
G (12,7mm) G (19,1mm) F
Linear (G (12,7mm)) Linear (G (19,1mm)) Linear (F)
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-24
Nas figuras 6-18, 6-19 e 6-20 observa-se que os parâmetros F e G não se conseguem
relacionar linearmente com a razão argamassa/agregados, a razão grossos/pasta e a
razão grossos/pó, pois os valores apresentam uma grande dispersão.
Figura 6-18 – Relação entre os parâmetros F e G e a razão argamassa/agregados
Figura 6-19 - Relação entre os parâmetros F e G e a razão grossos/pasta
1,07
1,09
1,11
1,13
1,15
1,17
-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1
Parâmetro F ou G
Arg
amas
sa/A
gre
gad
os
[m3 /m
3 ]
G (12,7mm) G (19,1mm) F
Linear (G (12,7mm)) Linear (G (19,1mm)) Linear (F)
0,69
0,73
0,77
0,81
0,85
-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1
Parâmetro F ou G
Gro
sso
s/P
asta
[m
3 /m3 ]
G (12,7mm) G (19,1mm) F
Linear (G (12,7mm)) Linear (G (19,1mm)) Linear (F)
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-25
Figura 6-20 - Relação entre os parâmetros F e G e a razão grossos/pó
Apresentam-se nas figuras seguintes as relações mais significativas. Na figura 6-21
apresenta-se a relação entre a razão volumétrica areia/pasta e o parâmetro F.
Figura 6-21 – Relação entre o parâmetro F e a razão volumétrica areia/pasta
O decréscimo de F conduz a menores razões areia/pasta. Isto acontece porque a uma
grande quantidade de pasta corresponde um F pequeno, que reduz a quantidade de
agregados finos. Por outro lado quando a quantidade de pasta é pequena conduz a um
y = 0,0356x + 0,8
R2 = 0,9101
0,55
0,60
0,65
0,70
0,75
0,80
0,85
-5 -4 -3 -2 -1 0 1
Parâmetro F
Are
ia/P
asta
[m
3 /m3 ]
1,50
1,60
1,70
1,80
1,90
-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1
Parâmetro F ou G
Gro
sso
s/P
ó [
m3 /m
3 ]
G (12,7mm) G (19,1mm) F
Linear (G (12,7mm)) Linear (G (19,1mm)) Linear (F)
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-26
F maior, que por sua vez vai aumentar a quantidade de agregados finos. Este facto
explica-se pois para grandes quantidades de pasta a necessidade de lubrificação das
partículas dos agregados grossos está assegurada, não sendo necessária grande
quantidade de areia, no entanto, se existir pouca quantidade de pasta, a lubrificação
dos agregados grossos tem que ser realizada também com recurso às areias,
sobretudo à sua fracção mais fina.
Nas figuras 6-22 e 6-23 estão representadas as relações entre o parâmetro G e a razão
volumétrica grossos/areia e a razão grossos/argamassa, respectivamente. Em ambas
as figuras se verifica uma correlação bastante boa, como é evidenciado pelo
coeficiente de determinação.
Figura 6-22 – Relação entre o parâmetro G e a razão grossos/areia
Repare-se que o declive da regressão linear entre G e a razão volumétrica
grossos/areia é aproximadamente cinco vezes superior ao declive da regressão linear
entre G e a razão volumétrica grossos/argamassa. A diminuição do parâmetro G faz
aumentar a quantidade de grossos e por consequência diminuir a quantidade de areia,
y = -0,0567x + 1,0196R2 = 0,9349
y = -0,0506x + 0,9905R2 = 0,9367
0,85
1,10
1,35
1,60
-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1Parâmetro G
Gro
sso
s/A
reia
[m
3 /m3 ]
Dmáx. = 12,7mm Dmáx. = 19,1mm
Linear (Dmáx. = 12,7mm) Linear (Dmáx. = 19,1mm)
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-27
sobretudo na sua fracção mais grossa. Mas, o aumento na quantidade de grossos tem
que ser compensada, em parte, com o aumento de pasta, aumentando desta forma o
volume de argamassa, daí esta diferença entre declives.
Figura 6-23 – Relação entre o parâmetro G e a razão grossos/argamassa
y = -0,0142x + 0,4298R2 = 0,9994
y = -0,0105x + 0,4266R2 = 0,9423
0,40
0,45
0,50
0,55
-7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1Parâmetro G
Gro
sso
s/A
rgam
assa
[m
3 /m3 ]
Dmáx. = 12,7mm Dmáx. = 19,1mm
Linear (Dmáx. = 12,7mm) Linear (Dmáx. = 19,1mm)
Avaliação do método de composição proposto
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 6-28
Comparação económica entre o BAC e o betão normal
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 7-1
7. COMPARAÇÃO ECONÓMICA ENTRE O BAC E O BETÃO
NORMAL 7-3
7.1 CUSTOS 7-3
7.1.1 CUSTO DIRECTO DE PRODUÇÃO 7-3
7.1.2 CUSTO DIRECTO DE COLOCAÇÃO EM OBRA 7-7
7.1.3 CUSTO DIRECTO DE PRODUÇÃO E COLOCAÇÃO EM OBRA 7-9
Comparação económica entre o BAC e o betão normal
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 7-2
Comparação económica entre o BAC e o betão normal
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 7-3
7. Comparação económica entre o BAC e o betão normal
7.1 Custos
Os custos directos de um betão podem ser divididos em duas grandes parcelas, os
custos associados à produção do betão (custos do material e custo da mistura) e os
custos associados à colocação do betão (custos da colocação do betão nos moldes e
custos de compactação). Se por um lado tudo indica que o betão auto-compactável
apresenta maiores custos associados à produção, por outro, os custos associados à
colocação do betão são menores pois não existem custos de compactação.
Nesse sentido apresenta-se de seguida um estudo comparativo entre os custos
directos de um betão auto-compactável (BAC) e um betão normal, que possa ser
alternativa ao auto-compactável, razão pela qual se considerou um betão normal da
classe de abaixamento S3 (BNS3).
7.1.1 Custo directo de produção
Uma das desvantagens, normalmente referida, do betão auto-compactável é o
incremento do custo do material necessário à sua produção, quando comparado com
um betão normal. As grandes causas para este acréscimo de custo são: a necessidade
de grandes quantidades de pó e a necessidade de utilização de superplastificantes em
grandes quantidades.
Para os betões realizados neste estudo e que foram considerados auto-compactáveis
realizaram-se estimativas de custos de produção, separadas em duas parcelas. Uma,
o custo do material e outra, o custo da realização da mistura. Para a obtenção do
custo do material, consideraram-se custos unitários de cada componente, conforme
Comparação económica entre o BAC e o betão normal
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 7-4
se mostra na tabela 7-1.
Tabela 7-1 – Custo do material
Designações / Custo Unitário
12,7-0,16-0,30 12,7-0,19-0,30 12,7-0,19-0,34 19.1-0,16-0,30 19.1-0,19-0,30 19.1-0,19-0,32
Cimento [kg] 285 340 340 285 340 340
15 Esc. 4.275 Esc. 5.100 Esc. 5.100 Esc. 4.275 Esc. 5.100 Esc. 5.100 Esc.
Cinzas volantes [kg] 122 146 146 122 146 146
6 Esc. 732 Esc. 876 Esc. 876 Esc. 732 Esc. 876 Esc. 876 Esc.
SV 3000 [l] 5,76 6,87 6,87 5,76 6,87 6,87
200 Esc. 1.152 Esc. 1.374 Esc. 1.374 Esc. 1.152 Esc. 1.374 Esc. 1.374 Esc.
Areia média [kg] 830 754 656 824 727 680
1,25 Esc. 1.038 Esc. 943 Esc. 820 Esc. 1.030 Esc. 909 Esc. 850 Esc.
Areão [kg] 306 350 395 436 464 496
1,25 Esc. 383 Esc. 438 Esc. 494 Esc. 545 Esc. 580 Esc. 620 Esc.
Brita [kg] 526 483 547 412 395 421
1 Esc. 526 Esc. 483 Esc. 547 Esc. 412 Esc. 395 Esc. 421 Esc.
Água [l] 192 189 190 190 190 188
0,1 Esc. 19 Esc. 19 Esc. 19 Esc. 19 Esc. 19 Esc. 19 Esc.
Custo Total 8.124 Esc. 9.232 Esc. 9.230 Esc. 8.165 Esc. 9.253 Esc. 9.260 Esc.
O custo da realização da mistura foi determinado com recurso às fichas de
rendimentos do LNEC [Manso et al., 1997], com o valor dos custos actualizados
considerando uma inflação média de 3% ao ano, e considerando as condições da obra
boas e a eficiência do trabalho muito boa. Na tabela 7-2 apresentam-se os valores
utilizados e os resultados.
Determinados os custos do material e da mistura, e sabidas as resistências médias aos
28 dias de idade é possível determinar uma relação entre as resistências e o custo do
material. Na figura 7-1 mostram-se estas relações, as respectivas regressões lineares
e os quadrados dos coeficientes de correlação.
Comparação económica entre o BAC e o betão normal
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 7-5
Tabela 7-2 – Custo da mistura
Mistura do betão
Quant. Unid. Descrição do recurso C. Unitário C. Totais
0,400 h Betoneira 499 Esc. 200 Esc.
0,600 l Gasóleo 111 Esc. 67 Esc.
1,200 h Servente 1.090 Esc. 1.308 Esc.
0,400 h Manobrador de máquinas 1.404 Esc. 561 Esc.
Custo da mistura : 2.136 Esc.
Figura 7-1 – Relação entre as resistências médias aos 28 dias e os custos de produção para o BAC
Com o objectivo de se realizar a comparação entre os custos de um betão auto-
compactável e um betão normal procedeu-se de forma semelhante para a obtenção
dos custos de produção de um betão normal.
O custo do betão normal só difere do custo do betão auto-compactável na parte
respeitante ao material, sendo o custo da mistura igual. Existindo uma base de dados
de betões da classe S3 e conhecidas as resistências médias aos 28 dias, pode-se
proceder de forma análoga à descrita anteriormente.
Apresenta-se na figura 7-2 a relação entre as resistências e o custo do material e da
Material
y = 2378,4x0,3448
R2 = 0,9668
Material + mistura
y = 3829x0,2767
R2 = 0,9667
0
3000
6000
9000
12000
15000
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0
Rm [MPa]
Cu
sto
[E
sc.]
Material Material + Mistura Potência (Material) Potência (Material + Mistura)
Comparação económica entre o BAC e o betão normal
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 7-6
mistura, para o betão normal.
Figura 7-2 – Relação entre as resistências médias aos 28 dias e os custos de produção para o BNS3
Determinadas as expressões que relacionam as resistências com o custo dos betões
pode-se determinar os custos para qualquer resistência e comparar os custos do
material e/ou os custos de material mais mistura.
Na figura 7-3 apresentam-se as curvas representativas dos quocientes entre os custos
do BAC e do BNS3. Para materialização, apresentam-se as comparações de custos
para resistências médias iguais à resistência característica, definidora das classes de
resistência, majorada de 5MPa, na tabela 7-3.
Do exposto verifica-se que a diferença de custos de produção (material mais mistura)
entre o BAC e o BNS3 varia entre 15 e 24%, e é tanto maior quanto menor for a
resistência do betão, o que está de acordo com o mencionado no capítulo 6 Avaliação
do método de composição proposto, na maioria dos casos, sempre que as resistências
exigidas não sejam muito elevadas, a necessidade de pó para a obtenção da auto-
compactação é que define a quantidade de ligante.
Material
y = 1177,6x0,4785
R2 = 0,9948
Material + misturay = 2424,6x0,3567
R2 = 0,9917
0
3000
6000
9000
12000
0 10 20 30 40 50 60 70
Rm [MPa]
Cu
sto
[E
sc.]
Material Material + Mistura Potência (Material) Potência (Material + Mistura)
Comparação económica entre o BAC e o betão normal
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 7-7
Figura 7-3 – Comparação de custos entre o BAC e BNS3
Tabela 7-3 – Comparação de custos entre o BAC e BNS3
Rm 28d Custo do Material Custo Material + Mistura
[Mpa] BAC BNS3 BAC / BNS3 BAC BNS3 BAC / BNS3
20 6.682 Esc. 4.938 Esc. 1,35 8.772 Esc. 7.059 Esc. 1,24
25 7.216 Esc. 5.494 Esc. 1,31 9.330 Esc. 7.643 Esc. 1,22
30 7.684 Esc. 5.995 Esc. 1,28 9.813 Esc. 8.157 Esc. 1,20
35 8.104 Esc. 6.454 Esc. 1,26 10.241 Esc. 8.618 Esc. 1,19
40 8.485 Esc. 6.880 Esc. 1,23 10.626 Esc. 9.038 Esc. 1,18
42 8.629 Esc. 7.042 Esc. 1,23 10.771 Esc. 9.197 Esc. 1,17
45 8.837 Esc. 7.279 Esc. 1,21 10.978 Esc. 9.426 Esc. 1,16
50 9.164 Esc. 7.655 Esc. 1,20 11.303 Esc. 9.787 Esc. 1,15
55 9.470 Esc. 8.012 Esc. 1,18 11.605 Esc. 10.126 Esc. 1,15
7.1.2 Custo directo de colocação em obra
Os custos associados à colocação do betão, custos da colocação do betão nos moldes
e custos de compactação, são quantificados com base nas fichas de rendimentos do
LNEC [Manso et al., 1997], com o valor dos custos actualizados, considerando uma
inflação média de 3% ao ano e considerando as condições da obra boas e a eficiência
do trabalho muito boa.
Material
y = 2,0197x-0,1337
Material + mistura
y = 1,5792x-0,08
1,10
1,15
1,20
1,25
1,30
1,35
1,40
0 10 20 30 40 50 60 70
Rm [MPa]
BA
C /
BN
S3
Material Material + Mistura Potência (Material) Potência (Material + Mistura)
Comparação económica entre o BAC e o betão normal
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 7-8
Para a determinação dos custos associados à colocação do BAC, não foram
considerados os custos de compactação, ou seja, ao custo de colocação do BNS3
foram retirados os custos associados aos meios de compactação e correspondente
parcela de mão de obra. Apresenta-se na tabela 7-4 um exemplo de cálculo dos
custos referidos.
Tabela 7-4 – Exemplo de cálculo do custo de colocação do betão
Fundações directas
Quant. Unid. Descrição do recurso C. Unitário C. Totais BAC / BNS3
BNS3
0,645 l Gasóleo 111 Esc. 72 Esc.
0,430 h Vibrador 197 Esc. 85 Esc.
2,010 h Servente 1.090 Esc. 2.192 Esc.
Custo colocação do BNS3 : 2.349 Esc.
BAC
0,000 l Gasóleo 111 Esc. 0 Esc.
0,000 h Vibrador 197 Esc. 0 Esc.
1,580 h Servente 1.090 Esc. 1.723 Esc.
Custo colocação do BAC : 1.723 Esc.
0,73
O custo de colocação do betão varia com o tipo de elemento a betonar, por essa razão
determinou-se o custo de colocação de betão para vários elementos de construção.
Os valores obtidos apresentam-se na tabela 7-5.
De acordo com o esperado, e contrariamente aos custos de produção, o BAC
apresenta custos de colocação bastante mais baixos do que o BNS3. Da análise da
tabela 7-5 verifica-se que o BAC apresenta custos de colocação a variar entre 56 e
80% do custo de colocação do BNS3.
Comparação económica entre o BAC e o betão normal
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 7-9
Tabela 7-5 – Comparação de custo de colocação para vários elementos de construção
Custo de colocação
Elemento de construção BNS3 BAC BAC / BNS3
Fundações directas 2.349 Esc. 1.723 Esc. 0,73
Ensoleiramento geral 2.910 Esc. 2.203 Esc. 0,76
Vigas de fundação 2.908 Esc. 2.181 Esc. 0,75
Pilares de fácil betonagem 2.037 Esc. 1.143 Esc. 0,56
Pilares com dificuldade média de betonagem 6.863 Esc. 4.830 Esc. 0,70
Pilares de difícil betonagem 8.898 Esc. 5.997 Esc. 0,67
Pilares de grandes dimensões 2.908 Esc. 1.854 Esc. 0,64
Paredes 5.852 Esc. 4.601 Esc. 0,79
Vigas e lintéis 3.615 Esc. 2.890 Esc. 0,80
Lajes maciças (pavimento) 2.682 Esc. 1.842 Esc. 0,69
Lajes fungiformes 2.895 Esc. 2.290 Esc. 0,79
Lajes maciças (escadas e consolas) 3.501 Esc. 2.661 Esc. 0,76
Varandas 0,10m de esp. 6.028 Esc. 4.405 Esc. 0,73
7.1.3 Custo directo de produção e colocação em obra
Nos sub-capítulos anteriores verificou-se que o custo de produção do BAC é superior
ao do BNS3, enquanto que o custo de colocação é inferior. Mediante este facto
interessa saber o que acontece com o custo global, custo de produção e colocação em
obra. Para isso irá realizar-se a adição do custo de produção com o custo de
colocação e fazer a comparação entre os dois tipos de betão.
O custo de produção e colocação em obra depende da resistência do betão e do
elemento de construção a betonar, apresentamos, por isso a comparação entre um
BNS3 e um BAC para os diversos elementos de construção e para duas resistências
médias à compressão aos 28 dias iguais a 20 e 55MPa. Este comparativo apresenta-
se na tabela 7-6.
Comparação económica entre o BAC e o betão normal
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 7-10
Tabela 7-6 – Comparação de custo de produção e colocação em obra
Custo de produção e colocação
Operação de construção Rm [MPa] BNS3 BAC BAC / BNS3
20 9.422 Esc. 10.540 Esc. 1,12 Fundações directas
55 12.497 Esc. 13.329 Esc. 1,07
20 9.984 Esc. 11.020 Esc. 1,10 Ensoleiramento geral
55 13.058 Esc. 13.809 Esc. 1,06
20 9.982 Esc. 10.998 Esc. 1,10 Vigas de fundação
55 13.056 Esc. 13.787 Esc. 1,06
20 9.111 Esc. 9.960 Esc. 1,09 Pilares de fácil betonagem
55 12.186 Esc. 12.749 Esc. 1,05
20 13.937 Esc. 13.648 Esc. 0,98 Pilares com dificuldade média de betonagem
55 17.012 Esc. 16.437 Esc. 0,97
20 15.972 Esc. 14.073 Esc. 0,88 Pilares de difícil betonagem
55 19.046 Esc. 17.604 Esc. 0,92
20 9.981 Esc. 10.671 Esc. 1,07 Pilares de grandes dimensões
55 13.056 Esc. 13.460 Esc. 1,03
20 12.926 Esc. 13.419 Esc. 1,04 Paredes
55 16.000 Esc. 16.208 Esc. 1,01
20 10.689 Esc. 11.707 Esc. 1,10 Vigas e lintéis
55 13.763 Esc. 14.496 Esc. 1,05
20 9.756 Esc. 10.659 Esc. 1,09 Lajes maciças (pavimento)
55 12.830 Esc. 13.448 Esc. 1,05
20 9.969 Esc. 11.107 Esc. 1,11 Lajes fungiformes
55 13.043 Esc. 13.896 Esc. 1,07
20 10.575 Esc. 11.478 Esc. 1,09 Lajes maciças (escadas e consolas)
55 13.650 Esc. 14.267 Esc. 1,05
20 13.102 Esc. 13.223 Esc. 1,01 Varandas 0,10m de esp.
55 16.177 Esc. 16.012 Esc. 0,99
Na figura 7-4 apresenta-se a variação de custo de produção e colocação em obra para
as resistências médias à compressão aos 28 dias de 20 (Rm20) e 55MPa (Rm55), em
função do elemento de construção. Verifica-se que: a) a diferença de custos entre o
BAC e BNS3 é menor para resistências elevadas, qualquer que seja o elemento
construtivo; b) para pilares com dificuldade média de betonagem e para pilares de
Comparação económica entre o BAC e o betão normal
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 7-11
difícil betonagem o BAC é mais económico do que o BNS3, tanto para Rm20 como
para Rm55; c) para varandas 0,10m de espessura o BAC e o BNS3 têm praticamente
o mesmo custo; d) em todos os outros casos o custo do BAC é maior do que o do
BNS3, sendo a diferença máxima igual a 12%.
Figura 7-4 - Comparação de custo de produção e colocação em obra
É de referir que no estudo apresentado, não foi considerada a possibilidade de
aplicação de novos sistemas construtivos com a utilização do BAC, nomeadamente o
aumento do volume dos lotes de betonagem, que poderá conduzir a uma diminuição
do prazo de execução da obra, e consequentemente a um benefício económico. Além
disso, o estudo limitou-se a elementos construtivos correntes sem se debruçar sobre
elementos especiais, como, elementos de grande volume ou de betão aparente
decorativo, onde o BAC pode apresentar campos de aplicação mais vantajosos
Outros possíveis benefícios económicos do betão auto-compactável, não
considerados neste estudo, podem ser referidos. A melhoria da superfície de
acabamento evitando a reparação superficial do betão e a beneficiação das condições
0,87
1,00
1,13
Fun
daçõ
esdi
rect
as
Ens
olei
ram
ento
gera
l
Vig
as d
e fu
ndaç
ão
Pila
res
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Pila
res
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Pila
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Pila
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de g
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Par
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Laje
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rmes
Laje
s m
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as(e
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as e
cons
olas
)
Var
anda
s 0,
10m
de e
sp.
BA
C /
BN
S3
Rm = 20MPa Rm = 55MPa
Comparação económica entre o BAC e o betão normal
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 7-12
de trabalho dos operários devido à diminuição do ruído associado à compactação.
Por outro lado os custos associados à cofragem poderão ser superiores aos do betão
normal. Aparentemente o impulso do betão auto-compactável sobre a cofragem deve
ser semelhante ao impulso hidrostático. No entanto, estudos de medição da pressão
sobre a cofragem mostram que na generalidade dos casos esta pressão é
substancialmente menor [Skarendahl, 1998]. O que se pode explicar devido à
tixotropia do material.
Conclusões
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 8-1
8. CONCLUSÕES 8-3
8.1 ESTUDO COM PASTAS 8-3
8.2 ESTUDO COM BETÕES 8-3
8.3 SUGESTÕES PARA O TRABALHO FUTURO 8-5
Conclusões
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 8-2
Conclusões
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 8-3
8. Conclusões
8.1 Estudo com pastas
Dos resultados obtidos neste trabalho pode-se concluir:
a) As cinzas volantes em substituição de 30% da massa do cimento melhoram a
fluidez e a deformabilidade das pastas, independentemente da dosagem de
superplastificante;
b) Os superplastificantes da família dos carboxilatos modificados actuam sobre
o cimento e sobre as cinzas volantes, sendo o efeito sobre as cinzas volantes
superior ao efeito sobre o cimento;
c) A utilização de cinzas volantes reduz a dosagem de superplastificante
necessária para obter uma dada fluidez;
d) O uso de cinzas volantes e dosagens de superplastificante entre 0,5% e 2,0%,
parecem ser adequados para a obtenção de betões auto compactáveis, uma
vez que a estes valores correspondem a fluidez máxima e a deformabilidade
máxima, respectivamente;
e) Os resultados do cone de Marsh podem ser representados por
escoamentom T
500Q = , que indica o caudal médio em cm3/s. Deste modo os
resultados terão um significado físico relevante.
8.2 Estudo com betões
Tendo em conta as condições em que foi realizado este estudo, pode-se concluir que
Conclusões
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 8-4
para betões auto-compactáveis:
a) É possível definir um método de estudo de composição em tudo semelhante
ao método das curvas de referência, habitualmente utilizado em betões
correntes;
b) A previsão da compacidade pode ser realizada com a expressão de Faury;
c) Para a quantificação do ligante necessário à obtenção de uma dada
resistência, parece adequado o uso da expressão 3j,ij,c kf γ×= , com: j,cf o
valor da tensão de rotura do betão à compressão, em MPa, aos j dias de idade;
j,ik um parâmetro determinado em função das características do ligante
usado (i) e da idade (j); γ a compacidade da pasta ligante enquanto fresca
definida analiticamente como I+ν
ν=γ sendo ν o volume absoluto de
ligante e I o índice de vazios;
d) As quantidades de agregados podem ser determinadas com base na curva de
referência proposta;
e) Na previsão do volume de vazios o uso da norma 613 do ACI parece mais
indicado;
f) Tanto o volume de pasta como a razão volumétrica argamassa/agregados têm
uma exigência mínima, sem a qual a obtenção da auto-compactação fica
comprometida. Para os betões estudados esses limites são, respectivamente,
0,386 m3 e 1,05;
g) Existe um máximo das razões volumétricas grossos/pasta e grossos/pó,
Conclusões
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 8-5
respectivamente 0,83 e 1,88, a partir dos quais a obtenção de betão auto-
compactável não é possível;
h) É possível a produção do BAC com materiais correntes no mercado nacional;
i) A diferença de custos entre o BAC e BNS3 é menor para resistências
elevadas, qualquer que seja o elemento construtivo;
j) Para pilares com dificuldade média de betonagem e para pilares de difícil
betonagem o BAC é mais económico do que o BNS3; para varandas 0,10m
de espessura o BAC e o BNS3 têm praticamente o mesmo custo; em todos os
outros casos o BAC apresenta um custo mais elevado do que o BNS3, sendo
a diferença máxima igual a 12%;
k) O aspecto da superfície em contacto com a cofragem é bastante mais
homogéneo que no betão normal, o que indica um possível campo de
aplicação;
l) As bolhas de ar presentes na interface entre a pasta e o material granular do
BAC são de muito menor dimensão do que as do BNS3, no entanto, parece
que o número de bolhas de ar, no BAC, é superior ao do BNS3.
8.3 Sugestões para o trabalho futuro
Todo o trabalho foi realizado com cimento tipo I 42,5R e cinzas volantes. Teria
interesse verificar se os resultados obtidos com outros cimentos e outras adições
conduziam a resultados semelhantes.
A aferição dos parâmetros da curva de referência proposta foi realizada somente com
a utilização de 3 tipos de agregados, por forma a generalizar os parâmetros sugere-se
Conclusões
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 8-6
o estudo das curvas com a utilização de outros tipos de agregados.
Na realização do estudo comparativo, referente a custos, não foi considerada a
possibilidade de aplicação de novos sistemas construtivos com a utilização do BAC.
Além disso, o estudo limitou-se a elementos construtivos correntes sem se debruçar
sobre elementos especiais, como, elementos de grande volume, ou de betão aparente
decorativo, onde o BAC pode ser competitivo. Esta pode ser uma outra área de
investigação.
A investigação realizada focou-se no estudo de composição do betão auto-
compactável, teria interesse a realização de estudo de durabilidade deste betão,
incluindo a análise quantitativa da interface pasta ligante/material granular.
Bibliografia
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 9-1
9. BIBLIOGRAFIA
Bibliografia
Betão auto-compactável – Metodologia de composição 9-2
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Betão auto-compactável – Metodologia de composição 9-3
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